Chaudière à hydrogène, la solution d’avenir selon Giacomini

Une énergie 100 % naturelle

Dans le langage courant, on appelle très fréquemment "hydrogène", le dihydrogène. L'hydrogène est le principal constituant du Soleil et de la plupart des étoiles dont l'énergie provient de réactions de fusion thermonucléaire de l'hydrogène. C'est un élément abondant dans l'univers ainsi que sur notre planète. Une molécule d'eau est la combinaison d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène. Malgré la profusion d'hydrogène sur notre planète (eau, corps animal ou végétal, etc…), on ne le trouve pas à l'état naturel. C'est la raison pour laquelle il est nécessaire de le produire et qu'il s'agit là de vecteur secondaire d'énergie et non d'énergie primaire.
L'hydrogène est un combustible qui brûle dans l'air en produisant de l'eau. Il possède également un excellent pouvoir calorifique massique de 3,39 thermies par kilogramme. Il est trois fois plus calorifique que les hydrocarbures et quatre fois et demie de plus que le charbon. Il est aussi un excellent conducteur de chaleur et d'électricité.

 

Les défis de la chaudière à hydrogène

GiacominiConstat contradictoire, la production d'hydrogène annuelle est d'environ 45 millions de tonnes dont 10 % en Europe. La majeure partie de la production mondiale provient de combustibles fossiles (48 % à partir de gaz naturel, 30 % avec du pétrole et 18 % par le charbon). Pour pallier ce non-sens, le procédé de fabrication de Giacomini assure 0 % d'émissivité de CO2 contrairement à la fabrication d'hydrogène à base de combustibles fossiles qui engendre d'importantes émissions de dioxyde de carbone.
Le premier défi à relever était d'assurer la production d'hydrogène par électrolyse pour scinder l'eau en oxygène et en hydrogène. La solution se trouve sur le toit de la nouvelle usine où est installé un parc de panneaux photovoltaïques de 250 m²
Le second défi portait sur le stockage de l'hydrogène. Pour cela, l'industriel est allé au bout de sa démarche économico-durable en concevant un réservoir spécifique de stockage en acier. Ce dernier est rempli de matériaux poreux, des hydrures du type Lantanium Nickel (LaNi5). Les hydrures sont des métaux ayant la faculté d'absorber, de façon réversible, les atomes d'hydrogène en grande quantité à température et pression ambiantes.
L'alliage utilisé dans ce processus offre une capacité d'absorption jusqu'à 1 000 fois le volume de l'hydrure. Autrement dit, 1 m³ d'hydrure est en mesure d'absorber 1 000 m³ d'hydrogène. À terme, Giacomini envisage l'utilisation d'hydrures à base de magnésium. Ce dernier offrira une capacité de stockage plus importante encore, tout en permettant de réduire le volume du réservoir pour un coût inférieur à celui du nickel.
Cette solution offre ainsi une grande sécurité de stockage. Grâce à ce processus chimico-physique, la cuve peut être remplie par effet d'hydruration mais aussi totalement déstockée par déshydruration. Cette technique solutionne le stockage d'une énergie abondante et naturelle pouvant être utilisée selon les besoins.

 

Au-delà du prototype de laboratoire

Actuellement, Giacomini exploite deux chaudières à hydrogène. L'une dans l'hôtel San Rocco à Orta San Giulio et l'autre, dans l'usine de production de pièces et tubes en matériaux de synthèse à San Maurizio d'Opaglio. La chaudière à hydrogène est un système global qui comprend des panneaux photovoltaïques pour l'apport en énergie, une machine pour la production d'hydrogène par électrolyse, un réservoir pour stocker l'hydrogène, une chaudière pouvant être dotée de une à plusieurs chambres pour la combustion de l'hydrogène et un écran de contrôle pour la régulation.
Ces deux prototypes opérationnels se composent de six tubes à combustion d'une puissance d'environ 6 kW chacun, soit une puissance totale de 36 kW. Des capteurs situés autour de la chaudière et reliés à un écran de visualisation permettent de contrôler son fonctionnement et d'ajuster la puissance selon les besoins en températures. Comme dans une chaudière classique, un circuit d'eau circule autour du corps de chauffe. La chaudière peut être également complétée par une pile à combustible de 1 kw, qui permet, selon les besoins, de produire du chauffage ou de l'électricité.
Pour la combustion, un mélange d'air et d'hydrogène à 4 % est introduit dans la chambre (tube). L'amalgame entre alors en contact avec un catalyseur façonné dans un mélange de platine et palladium qui produit une réaction catalytique sans flamme. Cette réaction se poursuit en chaîne dans toute la longueur du tube et dans chacune des six autres chambres. La chaudière atteint alors une température optimale de combustion de 300°C avec pour seul rejet de l'eau distillée qui s'échappe des blocs catalyseurs maintenus inclinés vers l'arrière.

 

Pas encore pour demain…

Ces chaudières fonctionnent parfaitement, et le plus spectaculaire est la rapidité de montée en température des tubes dès le démarrage de la combustion. En moins de 15 secondes, elle passe de 20 à 280°C ! Vraiment étonnant. Cette technologie semble parfaitement au point. Reste à la démocratiser, et ce ne sera pas chose facile. En effet, ce concentré de technologie est encore hors de prix puisqu'un pack complet de 6 kW est estimé, à ce jour, à 50 000 €. D'ailleurs, pour cette raison et d'autres qui ont trait au possible stockage d'oxygène lors de la production d'hydrogène, Giacomini souhaite proposer sa chaudière à des hôpitaux qui profiteraient à 100 % des avantages d'une telle technique. Le grand public attendra.

 

A savoir !

Petit précis d'histoire
Le nom hydrogène est composé par le préfixe "hydro", du grec hudôr signifiant eau, et par le suffixe "gène", du grec gennen, engendrer. Ce nom a été inventé par Lavoisier pour désigner le gaz appelé à l'époque "air inflammable" et qui avait été mis en évidence par Cavendish en 1766 (il s'agit du gaz de formule chimique H2 dont le nom scientifique est désormais dihydrogène). C'est un gaz léger que la gravité terrestre ne peut retenir. Dans des conditions normales de température et de pression, il est le corps le plus léger. À titre d'exemple, avec une densité de 0,07, il est 14 fois moins lourd que l'air.

 

Marc Wast

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