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Efficacité énergétique et économie Témoignage sur un procédé de production massive d’hydrogène - PowerPoint PPT Presentation


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Efficacité énergétique et économie Témoignage sur un procédé de production massive d’hydrogène. Alain Le Duigou Christine Mansilla. Faire mieux que les procédés actuels. L’hydrogène aujourd’hui : > 60 Mt/an dans le monde, produit à plus de 95% à partir d’énergies fossiles

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Efficacité énergétique et économie Témoignage sur un procédé de production massive d’hydrogène

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Presentation Transcript


Efficacité énergétique et économieTémoignage sur un procédé de production massive d’hydrogène

Alain Le Duigou

Christine Mansilla


Faire mieux que les procédés actuels

L’hydrogène aujourd’hui : > 60 Mt/an dans le monde, produit à plus de 95% à partir d’énergies fossiles

1 à 2 % des émissions de GES

→ Electrolyse alcaline / Rendement ~ 30%

(/électricité ~ 75-80%, rendement EPR ~1/3)

Mais technique plus chère que reformage du CH4

Idée : substituer à l’électricité de la chaleur (moins chère / meilleurs rendements)

Electrolyse haute température Possibilité d’apport direct de chaleur (partiel)Réduction tension

  • Cycles thermochimiques

    • Bons rendements théoriques

    • Effets d’échelle intéressants

  • Cycles hybrides

    • Thermochimie + électrolyse tension < électrolyse alcaline


Le cycle I_S (Iode Soufre)

Projet Européen HYTHEC 2004 - 2007

Des réactions chimiques à diverses températures, certaines élevées, pour extraire l’hydrogène de l’eau

Apport direct chaleur VHTR

Apport direct chaleur VHTR


Quelle efficacité énergétique ?

De l’importance des études systèmes

Projet Européen HYTHEC 2004 - 2007

ρ ~ 30 %

ρ ~ 37 %

H2O

Réacteur Nucléaire VHTR

600 MWth

Production d’électricité

Échangeurs

Pompes

Systèmes de sécurité

…..

H2

Chaleur

procédé I_S

Chaleur

Électricité

O2

Procédé

Une question de « frontières »

Système

→ livrable spécifique du projet HYTHEC : “HYTHEC project / “Definition of the Efficiency of the Thermochemical Cycles – a HYTHEC Project Proposal”


Le rendement est-il le seul critère ?

Cas des échanges de chaleur dans le procédé I_S

Procédé I_S : les ERde la section de production d’hydrogène représentent env. 50% du coût total d’investissement (dimensionnement HYTHEC)

Apport externe d’énergie

Echangeurs récupérateurs (ER)

Réactions endothermiques

Besoins énergétiques

Réactions exothermiques

Energie à céder

Dimensionnement des composants

ER

ER plus efficaces

→ surfaces d’échanges plus importantes → investissements plus élevés

→ moins d’apport externe d’énergie → meilleur rendement → coût de fonctionnement moins élevé

possibilité d’un optimum économique


Un optimum économique pour le cycle I_S

(projet HYTHEC / procédé couplé à un RN)

Sulfur–Iodine plant for large scale hydrogen production by nuclear power – G. Cerriet al. – IJHE May 2010

Schéma de procédé nominal 5,3 €/kg

31%

Rendement

30%

20%

26%

Schéma de procédé OPTIMAL 4,2 €/kg

Un coût minimum qui ne correspond pas au meilleur rendement

Un rendement « optimal » proche de 26 % (vs. 37 % procédé « isolé »)

Pour une même quantité d’énergie primaire : produire plus, ou à moindre coût ?....

Importance des aspects coûts RN et U, à long terme


En bref …..

R&D sur procédé couplé à une source d’énergie

Nécessité des analyses d’ensemble (« analyses système »)

Premier constat : l’évaluation des rendements est le canal d’entrée rapide logiquement privilégié en début de R&D

Deuxième constat : les rendements font toujours l’objet de débats virulents

→ importance des hypothèses et des frontières, et des modes de calculs

→ intérêt de développer au plus tôt les angles de vue qui ne relèvent pas uniquement de la technique, des rendements : par exemple l’économie

→ meilleure configuration d'ensemble

→sensibilités et marges de manœuvre


Quelques publications

Technoeconomic Optimisation Versus Pinch Technology Analysis -C. Mansilla, G. Arnaud, M. Dumas, F. Werkoff - Heat SET 2005 (Heat Transfer in Components and Systems for Sustainable Energy Technologies), 5-7 April 2005, Grenoble, France

HYTHEC: an EC funded search for a long term massive Hydrogen production route using solar and nuclear – A. Le Duigou & al. - International Journal for Hydrogen Energy (IJHE) - http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.11.039

Sulfur–Iodine plant for large scale hydrogen production by nuclear power – G. Cerri, C. Salvini, Cl. Corgnale, A. Giovannelli, D. De Lorenzo Manzano, A. Orden Martinez, A. Le Duigou, J.-M. Borgard and Ch. Mansilla – IJHE Volume 35, Issue 9, May 2010, Pages 4002-4014 – doi:10.1016/j.ijhydene.2010.01.066 


THANK YOU

DANKE

GRAZIE

GRACIAS

MERCI

HYTHEC

www.hythec.org


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