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POWER-TO-X : L’HYDROGÈNE VERT EST LA SOURCE D’ÉNERGIE DE L’AVENIR
KLINGER Germany – Power-To-X – Solutions d’étanchéité pour le marché de l’hydrogène : ✓ Initiative mondiale pour l’hydrogène ✓ Infographie à propos de l’énergie verte ✓ Entretien avec Norbert Weimer
Spécialiste chez KLINGER, Norbert Weimer, sait que l’énergie produite grâce à l’hydrogène peut contribuer à lutter contre le réchauffement climatique. Dans notre factcheck, il nous explique également quelles solutions d’étanchéité KLINGER propose pour le marché de l’hydrogène.
« Seule l’énergie fournie par l’hydrogène vert nous permettra de concrétiser la transition énergétique indispensable. L’hydrogène est le pétrole du futur ! »
Norbert Weimer, directeur de KLINGER Germany, est convaincu que cette évolution est inéluctable. Et il n’est pas le seul : de nombreux scientifiques, hommes politiques et experts économiques du monde entier prédisent un passage à l’énergie verte, dont l’hydrogène constituera la technologie clé.
INITIATIVE MONDIALE POUR L’HYDROGÈNE
Sebastian Kurz, le chancelier autrichien, veut faire de son pays une « nation de l’hydrogène ». En Allemagne, la stratégie nationale pour l’hydrogène mise en place ouvre elle aussi la voie à l’utilisation à grande échelle de cette source d’énergie. Dans l’ensemble de l’Europe, ce sont 150 projets de ce type qui sont financés. Même la Chine a intégré pour la première fois le développement de l’hydrogène dans son plan de développement national en 2020. Dans le cadre de ce plan, le gouvernement chinois finance actuellement la création de stations-service d’hydrogène dans le pays. C’est pour cette raison que les actions des entreprises actives dans le domaine de l’hydrogène ont le vent en poupe dans les bourses Ces cours n’ont même pas ressenti l’impact de la COVID-19.
L’HYDROGÈNE : OPPORTUNITÉS, DÉFIS ET SOLUTIONS PAR KLINGER - ENTRETIEN AVEC LE SPÉCIALISTE NORBERT WEIMER, DIRECTEUR DE KLINGER ALLEMAGNE
À PROPOS DE NORBERT WEIMER
Norbert Weimer est directeur de la société allemande KLINGER GmbH. KLINGER GmbH est membre du groupe de travail Power-to-X for Applications créé en 2018 par la fédération allemande de la construction mécanique (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau). Des entreprises telles que Siemens, MAN et ThyssenKrupp font également partie de ce groupe de travail.
DANS QUELS DOMAINES L’HYDROGÈNE EST-IL DÉJÀ UTILISÉ COMME SOURCE D’ÉNERGIE ?
À l’heure actuelle, l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie reste confidentielle. On l’emploie dans la soudure, comme combustible pour les fusées, dans les piles à combustible ainsi que, dans de rares cas, comme carburant automobile. Il existe environ 140 stations-service d’hydrogène dans toute l’Europe. L’hydrogène est également une matière première permettant la production d’ammoniac et est utilisé pour le conditionnement des gaz (E949) et la conservation des aliments. En outre, les raffineries en consomment de grandes quantités pour l’hydrogénation.
QUELLES SERONT À VOTRE AVIS LES PRINCIPALES APPLICATIONS DE L’HYDROGÈNE À L’AVENIR ?
Il sera utilisé pour ravitailler les véhicules commerciaux tels que les camions, bus et trains. Mais il connaîtra également des applications industrielles dans la chimie et la production de l’acier, pour la réduction de l’oxyde de fer. Enfin, l’hydrogène pourra être utilisé pour produire des e-carburants comme l’essence, le kérosène ou le diesel, par exemple pour propulser les avions.
QUELS SONT LES DÉFIS LES PLUS IMPORTANTS À RELEVER DANS LA MANIPULATION DE L’HYDROGÈNE ET QUELLES SOLUTIONS PROPOSE KLINGER ?
Les molécules d’hydrogène sont extrêmement petites, encore plus petites que celles de l’hélium. Elles traversent donc facilement les matériaux poreux. C’est pour cette raison que les fuites constituent un problème plus important qu’avec d’autres substances. D’autant que l’hydrogène, comme d’autres gaz combustibles, est inflammable et explosif lorsqu’il entre en contact avec l’oxygène et une minuscule étincelle.
Nous avons développé des produits qui répondent à ces problèmes :
- produits de très haute qualité
- résistance élevée aux fuites
- qualité d’assemblage élevée
POWER TO X : UTILISER L’ÉNERGIE VERTE OÙ ET QUAND ELLE EST NÉCESSAIRE
Le Power to X (également P2X et P2Y) combine toutes les options disponibles pour utiliser les surplus d’énergie produite par les sources d’énergie renouvelables.
Quels sont dès lors les avantages de l’hydrogène ? Pourquoi cet engouement ? L’atout de l’hydrogène, c’est sa polyvalence. Il peut être stocké plus facilement que l’électricité. L’hydrogène est donc le moyen idéal pour stocker les excédents saisonniers d’énergie éolienne, hydraulique ou solaire avant de les réutiliser comme source d’énergie ou comme ressource dans les processus industriels. Les experts appellent ce transfert d’énergie neutre en CO2 « Power to X » (P2X).
LE COUPLAGE SECTORIEL, UNE MISSION GLOBALE
Lors de la conversion d’électricité verte en d’autres sources d’énergie, le P2X permet d’utiliser l’électricité indépendamment des sources d’alimentation, comme les prises murales, par exemple pour alimenter des véhicules, des avions et des navires. Les experts parlent de « couplage sectoriel » lorsque les besoins en électricité de différents secteurs sont couplés par le biais de l’hydrogène et des produits qui en dérivent.
Une économie circulaire durable grâce à l’hydrogène
Ainsi, l’utilisation flexible de l’hydrogène peut contribuer à la transition énergétique. Mais il va nous falloir relever plusieurs défis encore avant de parvenir à mettre en œuvre de ce concept ambitieux. Tout d’abord, les infrastructures nécessaires au transport de grandes quantités de ce gaz très volatil et extrêmement léger font encore défaut. On effectue actuellement des recherches sur la manière dont l’hydrogène, en tant qu’additif au gaz de pétrole, peut être transporté par gazoduc afin de réduire les émissions de CO2 lors de la combustion.
Si de l’hydrogène vert est produit dans des pays où l’énergie solaire et éolienne est abondante, il peut y être transformé en méthanol ou en e-carburants, comme l’essence, le kérosène et le diesel, puis transporté de manière conventionnelle. C’est une des pistes explorées pour rendre le transport aérien neutre du point de vue climatique. Le couplage sectoriel est donc une mission à l’échelle mondiale.
L’HYDROGÈNE
L’hydrogène est un gaz moléculaire dont le symbole chimique est H. Sur terre, il est lié à l’eau. On le retrouve donc dans presque tous les composés organiques. De l’eau se forme lorsque l’hydrogène réagit avec l’oxygène. Et comme la réaction est exotherme (c’est-à-dire qu’elle produit de la chaleur), l’énergie en constitue un sous-produit.
Hydrogène gris →
Est obtenu à partir de combustibles fossiles tels que le gaz de pétrole ou le charbon. Du CO2 est alors libéré dans l’atmosphère et contribue à renforcer l’effet de serre. Un exemple : la production d’une tonne d’hydrogène libère environ dix tonnes de dioxyde de carbone. La production d’hydrogène à partir de combustibles fossiles est encore aujourd’hui la méthode de production la plus courante.
Hydrogène bleu →
Il s’agit d’hydrogène gris où le CO2 libéré est séparé et stocké lors de la production (captage et stockage du CO2). Il est stocké dans des cavernes souterraines ou transformé en matière première pour l’industrie chimique. Ce processus de production d’hydrogène ne rejette pas de CO2 dans l’atmosphère. Il peut donc être considéré comme neutre en carbone.
Hydrogène turquoise →
Est un sous-produit de la décomposition thermique du méthane. La condition préalable à la neutralité en CO2 de ce type d’hydrogène est que le réacteur à haute température nécessaire soit alimenté par des énergies renouvelables et que du carbone solide soit produit à la place du CO2.
Hydrogène vert →
Est produit avec de l’électricité 100 % renouvelable et est donc véritablement neutre en CO2.
HYDROGÈNE + OXYGÈNE = ÉNERGIE
Tout comme l’électricité, l’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire qu’il suffit d’extraire pour l’utiliser. L’hydrogène doit en effet être produit, ce qui nécessite une certaine quantité d’énergie. En fonction de la source d’énergie utilisée pour cela, on attribue à l’hydrogène différentes couleurs.
DÉVELOPPEMENT DURABLE
L’hydrogène n’est vraiment vert que lorsque l’électricité utilisée pour le produire est elle aussi verte. Si on utilise des combustibles fossiles comme le gaz de pétrole ou le charbon, la synthèse de l’hydrogène libère encore du CO2. Si l’énergie nécessaire à la production d’hydrogène est au contraire verte, l’hydrogène peut être utilisé comme vecteur énergétique totalement neutre en CO2.
UNE MANIPULATION SÛRE : JOINTS ÉLASTOMÈRES, PTFE ET RENFORCÉS DE FIBRES
Les produits KLINGER rendent le transport, le stockage et le traitement ultérieur de l’hydrogène sûrs. Les joints élastomères, PTFE et renforcés de fibres de KLINGER garantissent l’étanchéité et l’imperméabilité des éléments de construction, même dans le cas de molécules d’hydrogène extrêmement petites (voir l’entretien avec Norbert Weimer).
Certificat TÜV KLINGER Germany
Tous les types de joints sont évidemment testés et contrôlés de manière adéquate par le TÜV allemand, car l’étanchéité est essentielle lors de la manipulation de l’hydrogène. L’hydrogène peut en effet s’enflammer en quelques secondes lorsqu’il entre en contact avec de l’oxygène et une étincelle (voir oxyhydrogène). Pour éviter cela, les normes de qualité et de sécurité les plus draconiennes doivent être respectées : « KLINGER possède l’expertise nécessaire pour accompagner et mettre en œuvre les nouvelles technologies P2X avec la technologie d’étanchéité appropriée », assure M. Weimer.
Tous les joints KLINGER ont été testés par le TÜV par rapport à leur comportement en matière de fuite d’hydrogène et sont reconnus pour leur qualité haut de gamme. TÜV est l’abréviation de « Technischer Überwachungsverein », soit l’organisme de certification technique allemand. Le TÜV est l’un des plus grands organismes de contrôle en Allemagne. Il effectue des contrôles de sécurité, le plus souvent conformément aux lois et règlements des différents Länder.
SAVIEZ-VOUS QUE...
... l’écrivain français Jules Verne prédisait dès le XIXe siècle que l’hydrogène serait un jour une source d’énergie ? Dans son roman « L’Île Mystérieuse » (publié en 1874), il écrivait : « Je crois que l’eau sera un jour employée comme combustible, que l’hydrogène et l’oxygène, qui la constituent, utilisées isolément ou simultanément, deviendront une source de chaleur et de lumière. (...) L’eau est le charbon de l’avenir. »
GAMME DE PRODUITS POUR LE SECTEUR DE L’INDUSTRIE ET DE LA TECHNOLOGIE
Les produits pour les coupeurs et le secteur technologique sont déjà disponibles (voir le catalogue de produits KLINGER pour P2X). Les experts de KLINGER, comme M. Weimer, se réjouissent de pouvoir expliquer leur savoir-faire lors d’entretiens directs avec les clients : « L’étroite coopération tout au long du canal de distribution, du producteur au fabricant et à l’exploitant de l’usine en passant par le coupeur, garantit des solutions d’étanchéité sûres, efficaces et durables dans l’industrie de l’hydrogène. »
POWER TO X
LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ À PARTIR D’ÉNERGIES RENOUVELABLES
Joints pour les turbines à vapeur et à eau avec conduites d’entrée et de sortie et comme protection contre la corrosion entre les segments des tours des éoliennes.
- KLINGERSIL® C-4400
- KLINGERSIL® C-4430
- KLINGER KGS G II
- KLINGER®top-chem 2000
- KLINGERgraphit
- KLINGERmilam
- KLINGER KNS
PRODUCTION D’HYDROGÈNE PAR ÉLECTROLYSE
Joints standard et joints de boîtiers pour les systèmes d’électrolyse de composés alcalins et acides.
- KLINGERSIL® C-4500
- KLINGERSIL® C-8200
- KLINGER®top-chem 2000
- KLINGER®top-chem 2003
DISTRIBUTION ET STOCKAGE
Joints pour réservoirs et tuyauteries pour systèmes de stockage de gaz dans des cavernes à l’état gazeux et liquide.
- KLINGER KGS G II
- KLINGERSIL® C-4400
- KLINGERSIL® C-4430
- KLINGER CompenSil
PRODUCTION DE MÉTHANOL
Production de méthane, méthanol et hydrocarbures à longues chaînes. Processus de conversion dans des réacteurs utilisant des catalyseurs et des systèmes d’épuration des gaz. Joints adaptés au processus et à la température.
- KLINGER KGS G II
- KLINGERSIL® C-4400
- KLINGERSIL® C-4430
- KLINGER®top-chem 2000
- KLINGER®top-chem 2003
- KLINGERmilam
PRODUCTION D’E-CARBURANTS
Il existe différents procédés de production d'e-carburants (Fischer-Tropsch, Sasol, etc.) qui utilisent des catalyseurs à des températures moyennes ou élevées.
- KLINGER KGS G II
- KLINGERSIL® C-4400
- KLINGERSIL® C-4430
- KLINGER®top-chem 2000
- KLINGER®top-chem 2003
- KLINGER® Quantum
- KLINGERgraphit
JOINTS KLINGER ET LEUR SPECTRE D’APPLICATION POUR L’HYDROGÈNE ET LES ÉTAPES DU P2X :
JOINTS ÉLASTOMÈRES
Avec des raccords à brides standard et des températures assez basses pour l’alimentation, la distribution et le stockage de gaz. L’institut allemand pour la technologie du gaz et de l’environnement (DBI GUT) et l’organisme allemand de contrôle technique TÜV Süd ont homologué l’hydrogène comme moyen de stockage.
JOINTS EN GRAPHITE STRATIFIÉ
Pour des températures élevées dans le système, par exemple au-dessus de 200 °C. Partout où l’hydrogène est converti en e-carburants (essence, kérosène, diesel) et où le processus comporte des phases liquides.
JOINTS RENFORCÉS DE FIBRES
Sont utilisés dans la distribution de gaz, dans les machines et installations comme les électrolyseurs et les installations de technologie de procédés, ainsi que dans les pompes. Ils sont également disponibles en formats hors standard. L’avantage : les joints renforcés de fibres peuvent être produits sous la forme de joints plats de toutes tailles et formes. L’institut allemand pour la technologie du gaz et de l’environnement (DBI GUT) et l’organisme allemand de contrôle technique TÜV les ont également homologués pour une utilisation avec l’hydrogène.
JOINTS À BASE DE PTFE
Ces matériaux d’étanchéité de KLINGER conviennent à toutes les étapes du processus P2X jusqu’à des températures de 250°C. Caractérisés par leur grande stabilité chimique et leur excellente étanchéité au gaz, ils sont en outre insensibles à l’usure. Ils sont également certifiés par le TÜV pour une utilisation avec l’hydrogène.
