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L’heure des piles à combustible résidentielles

pile à combustible

pile à combustible

Découvert au début du 19e siècle, le concept de la pile à combustible connait depuis quelques décennies un lent essor industriel qui est en passe de s’accélérer fortement. Embarquée depuis les années 1970 dans les satellites spatiaux, cette technologie de production d’énergie verte se développe aujourd’hui dans les domaines de pointe de la mobilité. On la retrouve dans les prochains véhicules à hydrogène et bientôt dans les batteries externes pour téléphones et pour ordinateurs portables.

La micro-génération à l’essai en Alsace

La pile à combustible fait aussi l’objet de tests en milieu résidentiel, dans le cadre du projet européen Ene.field auquel participe GDF Suez. Deux maisons individuelles de la région Alsace ont été sélectionnées pour le remplacement de leur système d’approvisionnement en énergie (électricité et gaz) par un système de micro-génération, soit une pile à combustible alimentée en gaz naturel. C’est une première en France pour ce type de logement. Une trentaine de maisons et de bâtiments tertiaires devraient se voir équipés d’ici mi-2015 sur le territoire, et le projet Ene.field compte en expérimenter un total de mille à travers 12 pays européens. L’objectif est de quantifier le potentiel de cette solution par rapport aux solutions classiques d’approvisionnement en énergie via les réseaux de distribution d’ErDF et GRDF. A terme, elle pourrait équiper les habitations et les locaux d’entreprises à grande échelle.
Le développement actuel de la technologie de la pile à combustible en Europe s’explique par la conjonction des progrès de la technique, et d’impératifs économiques et écologiques.

 

Une technologie avantageuse sur le plan environnemental

Sur le papier, la micro-génération présente de gros avantages en termes d’efficacité énergétique et environnementale. Dans sa version domestique, le système est connecté à une arrivée de gaz naturel qui est converti en hydrogène. L’hydrogène sert de vecteur d’énergie dans le cadre d’une réaction électrochimique, la catalyse, qui consomme également de l’oxygène. L’électricité produite est injectée dans le circuit de la maison. Contrairement à la combustion, le processus ne produit pas de bruit ni d’émissions polluantes. Il s’agit là du principe même de la pile à combustible, que l’on retrouve aussi dans les voitures et les chargeurs nomades. Les piles expérimentées par GDF Suez en Alsace permettent un rendement électrique élevé allant jusqu’à 45%, contre 25% en moyenne pour un groupe électrogène, ce qui signifie qu’elles nécessitent un volume de gaz presque deux fois plus faible pour produire la même quantité d’électricité.

 

L’eau produite, qui est portée à haute température par le processus, est ensuite introduite dans une chaudière qui alimente un autre circuit dédié à l’eau courante et au chauffage. Ce principe, dit de cogénération, permettrait de porter le rendement total du processus jusqu’à 95%. Le système étudié par GDF Suez a pour vocation principale la production d’électricité, avec comme sous-produit la production de chaleur. Cette solution se pose donc en adéquation avec les prochaines normes d’efficacité énergétique, qui comportent des standards élevés en termes d’isolation et nécessitent une production de chaleur réduite. Autre point positif pour l’environnement, cette technologie offre un potentiel de stockage décentralisé de l’hydrogène. Cet hydrogène pourra être transformé en électricité et injecté au besoin sur le réseau, lors de périodes de consommation de pointe ou lorsque les énergies renouvelables intermittentes (solaire, éolien) sont en sous-production.

 

Maîtrise des coûts et amélioration de la durabilité

Pendant longtemps, le plus gros frein au développement des piles à combustible a été leur coût de revient élevé, mais ce coût a baissé drastiquement récemment. Le prix des véhicules à hydrogène utilisant cette technologie a par exemple été divisé par 20 en l’espace de la dernière décennie. De la même façon, les piles à combustible résidentielles sont restées très chères jusqu’en 2010 parce qu’elles nécessitaient une quantité importante de platine, un métal rare. Ce composant a pu être remplacé en partie, puis totalement dans les systèmes les plus récents, permettant de diviser leur prix par trois depuis 2010. L’autre problème majeur était que les systèmes avaient tendance à perdre en rendement au fil de leur durée d’exploitation. Les avancées récentes ont permis de faire passer leur période d’exploitation de deux ou trois ans à plus de dix ans.

 

L’action favorable des marchés internationaux

Les piles à combustibles à usage résidentiel ont d’abord fait leur entrée en 2009 sur le marché japonais, où on compte aujourd’hui plusieurs dizaines de milliers de systèmes installés. La filière s’est développée avec le soutien des pouvoirs publics, qui y voient une bonne alternative de production d’énergie verte. Surtout, les prix du gaz naturel y sont sensiblement plus bas que ceux de l’électricité (jusqu’à plus de deux fois plus bas dans la région de Tokyo en 2012), augmentant la rentabilité de cette technologie consommatrice de gaz. L’accident de Fukushima de 2011 et l’augmentation du prix de l’électricité qu’il a provoqué ont confirmé les autorités dans leurs efforts de développement de cette technologie.

 

Si les pays européens étudient actuellement cette technologie, c’est pour des raisons similaires, de nature à la fois écologique et économique. En Europe, les prix de l’électricité devraient augmenter dans les années à venir sous l’effet, d’une part, de l’augmentation du prix de l’énergie nucléaire du fait du renforcement des procédures de maintenance des centrales en réaction à l’accident de Fukushima et, d’autre part, du développement des politiques de soutien aux énergies renouvelables.

Cette tendance récente est très sensible dans l’économie française, qui s’appuie à la fois sur le nucléaire et le développement des énergies vertes pour sa production d’électricité, et dont les ménages consomment une plus grosse part de leur énergie sous forme d’électricité qu’ailleurs en Europe.

 

En contraste, sur la même période, les prix du gaz sont pressentis pour rester stables voire baisser légèrement, notamment du fait du développement du gaz de schiste aux Etats-Unis. Cet écart conjoncturel constitue une incitation supplémentaire pour les entreprises et les gouvernements à favoriser la micro-génération. Il est donc une véritable chance pour le développement de cette énergie verte en Europe.

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commentaires sur cet article - Univers Nature

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Commentaires
paul48
10 mai 2014 - 18 h 39 min

Énergie verte ???? L’expression est un peu abusive ! Il faut du gaz … et pourquoi pas du gaz de schiste ? Toujours verte cette énergie ?
Mais que des progrès soient en cours, très bien, encourageons la recherche.
Reste que l’énergie la moins polluante est celle que nous ne consommons pas ;)


luc
10 mai 2014 - 18 h 41 min

atention, cette technologie utilise du gaz naturel, donc une source primaire fossile, et rejette du CO2. Meme si elle présente des avantages (bon rendement, pas d’emission polluante genre oxyde d’azote), c’est quand meme une techno qui produit de l’électricité et de la chaleur a partir d’une energie fossile. Alors elle est verte si on veut…


Serge
10 mai 2014 - 19 h 48 min

Paul et Luc ont dit ce qu’il y avait à dire. Point barre.


YonneSolaire
10 mai 2014 - 23 h 46 min

Ca n’a rien de vert !
En plus pour passer du GAZ à l’Hydrogène on fait comment et on rejette quoi ?? Du CO2 non ?
Bref, GDF esaie encore de s’accorcher à son sale business de pollueur au fossile…
Quant aux prix stables du gaz avec le shiste, laissez moi rigoler surtout après 2020 quand le peak du gaz de shiste retombera comme de nombreux experts l’annoncent et que le gaz va alors monter en flèche après avoir ‘addicté’ des millions de gens en plus parce que pas cher du tout avec le shiste ! Ah la bonne farce qui va arriver !!


Christian ROBERT
11 mai 2014 - 5 h 41 min

La technologie de la pile et notamment celle à hydrogène est bien maîtrisée et progresse à grands pas en Asie du Sud-Est mais reste confidentielle. L’usage des chiffres et non seulement celui des mots s’impose pour évoquer les rendements dans le temps et identifier l’impact « des polluants collatéraux ». En outre, les efforts doivent aussi et surtout porter sur le concept de l’habitat car nous restons sur des schémas classiques « décalés vis à vis de cette technologie ».


Rolland
11 mai 2014 - 9 h 24 min

Je constate encore une fois qu’on nous prend pour des « c… » il existe depuis des années une vraie pile qui s’appelle « la Blue Box » elle ne consomme rien et ne rejette rien, mais on n’en parle pas, cela ne rapporterait rien (non plus)on cherche plutôt des solutions bien polluantes, en disant moins polluantes qu’on pourrait classer verte… Qu’elle honte de lire cela. C’est certain que des ingénieurs se sont cassé la tête pour mettre au point ce système. La question qu’il faut éliminer de la tête des dirigeants: c’est comment tenir la population dépendante du système? Alors on invente des systèmes très compliqués, en voulant nous faire croire qu’il n’y a pas d’autre solution, que c’est une prouesse technique… Honte à ceux qui proposent cela, on est vraiment gouverné par des pauvres gens, leur niveau intellectuel est vraiment très pauvre…. On cherche à rester dépendant du gaz et du pétrole, on envoie tout notre argent à quelques milliardaires qui martyrise la population de leur pays, ces pauvres gens viennent en clandestins se réfugier chez nous… Belle invention elle va comme le reste à contresens de l’écologie…mais elle enrichie forcément des (déjà) très riche…


forlane
11 mai 2014 - 9 h 43 min

tout d’abord vous n’êtes obligés de consommer de l’énergie produite par les milliardaires comme dit Rolland … essayez donc de la produire vous mêmes … c’est de plus en plus possible … et cette pile au lieu de marcher au gaz peut marcher à l’électricité photovoltaïque … y avez vous pensé à investir dans le photovoltaïque … facile de dire ils nous prennent pour des « c… » … mais on est des « c… » … tout d’abord on vote pour eux …


Schmidt
11 mai 2014 - 10 h 47 min

Bonjour
Serait il possible de savoir le taux de CO2 émis par une pile à combustible alimentée par du gaz? A part le rendement, quel en est vraiment l’avantage?
Le mieux étant de brulé de l’hydrogène directement.

Effectivement je suis allé voir le site de la Bloom Box, c’est intéressant . Avez vous de meilleurs renseignement.

Je voulais aussi vous faire connaitre ces panneaux solair thermique sous ultra haut vide, inventé par les physiciens du CERN et qui sont une véritable révolution. L’hydrogène pourrait d’ailleurs être fabriqué grace à ces panneaux: http://www.srbenergy.com/?locale=fr

Bonne journée
Pierre Schmidt


Marinette
11 mai 2014 - 10 h 54 min

HELAS, il faut chauffer à 1100°C un mélange de vapeur d’eau et de gaz (méthane) pour obtenir de l’hydrogène

Voir: http://www.airliquide.com/fr/le-groupe/nos-metiers-nos-produits/separer-ou-produire-les-gaz/produire-de-lhydrogene.html

QUID du rendement énergétique et de la production de CO2 en prime ?

CONCLUSION: cette voie est idiote.

Par contre, on peut produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau grâce, par exemple à l’électricité produite par des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques.


Kim Long
11 mai 2014 - 16 h 43 min

Hé oui, votez « c. » vous n’avez pas le choix ! Sauf à être candidat soi-même… Il n’y a que deux sortes d’individus, les candidats et les candides. Et les super riches représentent 1% de la population ? Des marginaux et rien d’autre. Par contre l’intérêt du procédé « pile à combustible », même s’il est insuffisamment vert, etc… réside dans la personnalisation de la production d’énergie, une réappropriation, une auto-gestion, et une absence de pertes (gigantesques) en transports lointains. Une énergie davantage citoyenne, au lieu d’une énergie purement d’actionnaires ?…


Claude Besnou
11 mai 2014 - 19 h 55 min

Et comme le dit si bien Paul48:

« l’énergie la moins polluante est celle que nous ne consommons pas »


open-dream.org
11 mai 2014 - 21 h 01 min

Énergie verte, surement pas !
http://www.open-dream.org


A_Robase
11 mai 2014 - 21 h 58 min

@Rolland … c’est quoi la Blue Box, à part le système de piratage téléphonique?
Pour qui a fait un minimum de physique, les systèmes qui produisent de l’énergie et qui ne consomment rien … ne rejettent rien … restent à inventer mais ça va être difficile … des tas de lois irréfutables ont démontré que ce n’était pas possible. Si vous savez passer outre, vous êtes le maître du monde … et mon ami par la même occasion!!


justin
12 mai 2014 - 5 h 39 min

le photovoltaique actuel importé de chine n’économiserait pas un gramme de CO2 (voir les articles sur le sujet). Il vaudrait mieux effectivement investir dans l’économie d’énergie, quand c’est possible.


Marinette
12 mai 2014 - 9 h 57 min

De toutes façons,comme toujours, personne ne tiendra compte de notre avis personnel…


AGO
12 mai 2014 - 10 h 12 min

Beaucoup de confusions! Non, Forlane, la pile à combustible ne fonctionne pas à l’électricité – fut-elle photovoltaïque -, elle en produit ! et son résidu de production est… de l’eau! difficile de faire plus écolo! Mais elle doit être alimentée en hydrogène… qui n’existe pas dans la nature; il faut donc le produire, là est le problème; aujourd’hui, on le produit à partir de pétrole… retour case départ! demain, on peut le produire par dissociation thermique… de l’eau! c’est possible avec un réacteur nucléaire… qui a des inconvénients bien sûr, mais ne rejette pas de CO2 et utilise une matière naturelle – l’uranium – dont nous avons des ressources pour environ 1000 ans (en passant à la Génération IV des réacteurs); c’est mieux que le gaz ou le pétrole, dont les ressources ne dureront pas plus de 50 ans environ, et dont la combustion rejette du CO2… ; à terme, la solution « idéale » (oui, je sais…) est donc des réacteurs nucléaires fournissant de l’électricité pour les usages fixes, et de l’hydrogène pour les usages mobiles, via les piles à combustible… ; ce n’est peut-être pas le paradis, mais ça permet de vivre et de se déplacer; et quand il n’y aura plus d’uranium (ni de thorium), alors le photovoltaïque sera au point (parce que aujourd’hui, avec 15% de rendement…) pour la production électrique, et on pourra toujours faire de l’hydrogène par électrolyse… c’est cher aujourd’hui, mais dans 1000 ans…


Louis Brémondy
12 mai 2014 - 11 h 45 min

C’est bien, il faut encourager les progrès techniques. Mais il y a encore des énergies fossiles dans tout ça, alors que l’air comprimé pourrait répondre de façon plus judicieuse et avec un taux de pollution proche de zéro. Quand s’y intéressera-t-on ?


Wangfa
12 mai 2014 - 17 h 31 min

Bonjour,
Comme d’habitude, je lis des absurdités dans les commentaires.
Qui parmi ceux qui ont écrit sur ce sujet sont des énergéticiens? qui ont travaillé dans les énergies?
Ensuite, le sujet précise bien que la techno vient de GDFSuez, grand acteur européen de l’énergie qui vend ses produits. Avec leurs moyens marketing pub, ils peuvent inonder les media de leurs articles et mettre en avant leurs produits. C’est la force des grands groupes. J’a tenté de proposer une micro-cogé basée sur un moteur Skoda en 2006, échec complet. Trop en avance et pas assez de moyens marketing.
Enfin, pour ce qui concerne le photovoltaïque, Justin ne semble pas connaître le métier et n’en a sans doute jamais installé. Tous les panneaux importés de Chine ne sont pas mauvais et ce qui est important, c’est de bien adapter l’onduleur aux panneaux avec un montage idoine.
Assez de n’importe quoi dans les commentaires qui se cantonnent à des phrases du style: »du gaz, c’est polluant », « le PV chinois, c’est caca »
Où sont les professionnels de l’énergie?


Xavier2
14 mai 2014 - 12 h 28 min

Le photovoltaïque « rembourse » l’énergie consommée pour sa fabrication + transport + installation en un à trois an selon le lieu de son installation (du sud de l’Espagne à la Scandinavie). C’est à peu près la même chose pour le CO2.

Un panneau solaire produit encore 20% de sa capacité initiale au bout de 25 ans et peut produire encore plus longtemps.

Si aux Etats-Unis (et ailleurs), les contrats de vente d’électricité solaire aux compagnies d’électricité « utilities » sont d’une durée de 25 ans, c’est que les panneaux ont une bonne tenue dans le temps.

Dans certaines régions, éolien (Grandes Plaines) et solaire (au sud) commencent à concurrencer le gaz question prix, c’est peu dire.

Si vous voulez vraiment vous informer sur le solaire, son potentiel et son avenir proche, vous pouvez toujours lire ceci :

http://energeia.voila.net/solaire/solaire.htm

Une très bonne source d’information à mon avis.


Dohä
15 mai 2014 - 11 h 13 min

Je suis entièrement d’accord avec Rolland, Forlane ou Claude, on a tous raison!! Mais on a a marre d’être des « vaches à lait » c’est ce « système » qu’il faut combattre. Les solutions écologiques, économiques existent déjà, mais elles sont bien entérrées dans les tirroirs de ceux qui nous manipulent. l’Etau se ressère, il faut agir, vite! NOUS avons le pouvoir de faire changer les choses, c’est la solidarité qui manque (pour l’instant) Terriens, ne soyons pas des VEAUX



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