GASTECH 2023 : ENGIE présente l'étude sur la chaîne de valeur d’exportation de l'hydrogène vert

Cette étude réalisée conjointement par la GBU Flex Gen et le Lab Liquefaction a fait l’objet d’un article qui a été publiée sous forme d’abstract en juin dernier est sera présentée pour la première fois à l’occasion des conférences « Techniques & commerciales » de GASTECH à Singapore. 

Cet événement marque l’aboutissement d’une collaboration réussie entre la GBU et ENGIE R&I pour le développement de la filière de production et de transport d’Hydrogène vert. 

Voici le résumé de la présentation de Louise de Vos lors de la conférence à GASTECH - Singapour le 6 septembre 2023.

"Optimisation de l'intermittence pour une chaîne de valeur d'exportation d'hydrogène liquide renouvelable".

L'hydrogène liquide jouera un rôle majeur dans la fourniture et l'utilisation d'hydrogène renouvelable dans les secteurs de l'aviation, du transport maritime et du transport routier en vue de leur décarbonisation. Il s'agit d'un excellent vecteur d'énergie qui permet d'acheminer du carburant renouvelable pur des régions riches en ressources renouvelables vers les régions pauvres en ressources renouvelables. En outre, les niveaux de pureté de l'hydrogène liquide sont excellents, ce qui est nécessaire pour les piles à combustible qui seront utilisées dans les secteurs des transports.

Historiquement, la liquéfaction de l'hydrogène était alimentée en continu par de l'hydrogène produit par le reformage du méthane à la vapeur (SMR). Cependant, en raison des feuilles de route de décarbonisation de plusieurs pays et industries, ainsi que des réglementations, la demande d'hydrogène liquide devrait tripler d'ici 2025 par rapport à aujourd'hui et continuer à augmenter grâce à la décarbonisation des secteurs des transports. Cela implique la nécessité d'adapter la technologie de liquéfaction pour permettre un approvisionnement intermittent en hydrogène gazeux renouvelable.

Dans ce contexte, notre étude et notre article explorent et évaluent les contraintes techniques et l'intérêt économique de pouvoir opérer la liquéfaction de manière flexible, c'est-à-dire en permettant une réduction de la liquéfaction pendant la production. 

Notre étude se concentre sur le dimensionnement d'un liquéfacteur à grande échelle de 100 tonnes par jour, situé en Australie et destiné à l'exportation vers Singapour. 

L'impact de la flexibilité sur le dimensionnement et la consommation d'énergie de la chaîne de valeur en amont comprenant l'alimentation en énergie renouvelable, l'électrolyseur, le stockage d'hydrogène gazeux, le liquéfacteur et le stockage d'hydrogène liquide est étudié. L'étude compare différents niveaux de réduction, allant de 20 % à 95 % de réduction minimale. L'économie de l'hydrogène liquide sur le site d'exportation est enfin estimée et remise en question.

Les processus sont simulés avec Aspen HYSYS® afin de déterminer la consommation d'énergie spécifique (SEC, en kWh/kgLH2) ainsi que l'évolution des besoins de surdimensionnement en fonction des niveaux de réduction. La chaîne de valeur de la production d'hydrogène liquide renouvelable est modélisée dans Prosumer, un outil de simulation avancé d'ENGIE. L'outil définit la conception optimale de chacun des éléments constitutifs de la chaîne de valeur susmentionnée pour les différents niveaux de réduction de la liquéfaction. Ces configurations optimales sont définies en fonction de l'objectif de minimisation du coût total de possession (TCO) du système. Les données d'entrée de l'optimisation sont les profils P50 renouvelables d'un site en Australie, les CAPEX et OPEX des équipements et leurs efficacités.

L'étude montre les avantages évidents d'une unité de liquéfaction flexible, même si elle entraîne une augmentation des dépenses d'investissement de l'unité de liquéfaction et une perte d'efficacité. Le coût nivelé de l'hydrogène au terminal d'exportation s'améliore lorsque la liquéfaction est flexible. Il est donc essentiel que les développeurs d'unités de liquéfaction envisagent la mise en œuvre de la flexibilité dans leurs unités de liquéfaction nouvelles et améliorées à des fins d'optimisation du LCOH.