Projet de post-traitement de l’hydrogène (SOEC) et de station de ravitaillement d’autobus à l’Idaho National Laboratory
Par Ivys pour INL Communications,
Ivys Energy Solutions et Ivys Adsorption s’associent pour fournir à l’Idaho National Laboratory (INL, États-Unis) une solution complète de compression, purification et stockage de l’hydrogène, ainsi que de ravitaillement d’autobus à pile combustibles. Il s’agit d’une démonstration sans précédent de technologies et de produits qui soutiennent des aspects essentiels du programme américain Hydrogen Hub.
Buts et objectifs du projet
Comme beaucoup d’autres organisations, INL prend des mesures concrètes pour réduire ses émissions de carbone et atteindre un objectif de zéro émission nette, d’ici 2031. Le projet de post-traitement de l’hydrogène (SOEC) et de station de ravitaillement d’autobus est l’un des projets qui contribuent à la réalisation de cet objectif.
Ce projet pilote vise à limiter les risques et à valider la technologie de production d’hydrogène par cellule d’électrolyse à oxyde solide (SOEC) à grande échelle et raccordée au réseau, tout en convertissant le parc d’autobus du laboratoire en véhicules à zéro émission. L’un des objectifs de ce projet est de soutenir les initiatives du programme américain H2Hubs. H2Hubs est un programme de 8 milliards de dollars établi dans le cadre de la loi bipartisane sur les infrastructures. Il mettra en place les éléments constitutifs d’un réseau national d’hydrogène propre qui contribuera de manière significative à la décarbonisation de divers secteurs de l’économie, notamment les industries lourdes telles que la production d’acier et de ciment, ainsi que les transports lourds.
INL évalue la production d’hydrogène par la technologie SOEC pour deux applications. Une c’est comme matière première destinée aux industries non liées à la mobilité. La seconde est comme vecteur d’énergie pour les piles à combustible stationnaires utilisées comme générateur d’électricité, et pour les piles à combustible mobiles pour le secteur des transports.
INL gère un parc de plus de 90 autobus transportant son personnel et les visiteurs autour de son campus de 890 miles carrés. Ce parc offre au laboratoire la possibilité d’utiliser l’hydrogène gazeux, produit par les systèmes SOEC, comme carburant pour les véhicules alimentés par des piles à combustible.
Ce projet servira de démonstration et de preuve de concept pour d’autres propriétaires de parcs de véhicules qui souhaitent utiliser des véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) alimentés à l’hydrogène. Il permettra également de réduire les émissions de carbone de ces véhicules et de s’aligner sur le plan net-zéro de l’INL.
L’objectif ultime de ce projet est d’aider l’industrie à produire de l’hydrogène à un coût de 1 $ par kilogramme à l’échelle du mégawatt. Grâce à ce projet, INL vise à créer des modèles et des procédures d’exploitation fiables et sans danger pour le post-traitement des gaz provenant des systèmes SOEC de plus de 100 kW. Le projet comprend l’installation et la mise en service d’une station de ravitaillement en hydrogène.
Le projet permettra de capturer l’hydrogène produit par électrolyseur haute température connecté à l’installation d’essai de 500 kW de l’INL et de le transformer en carburant pour les véhicules électriques à pile à combustible. Ce projet démontrera la pressurisation, la purification, le stockage et la distribution de l’hydrogène gazeux provenant des systèmes SOEC. Il s’assurera que le post-traitement de l’hydrogène puisse être réalisé en toute sécurité de l’hydrogène pour les systèmes SOEC de plus de 100 kW (2,7+ kg-H2/heure) afin de réduire les risques pour les futurs projets de hubs régionaux d’hydrogène.
Notre solution
Pour répondre à toutes les exigences du projet et relever les défis techniques et opérationnels, Ivys Adsorption et Ivys Energy ont collaboré pour offrir une solution complète. Ensemble, les entreprises de la famille Ivys sont particulièrement bien placées pour répondre aux besoins du projet de l’INL grâce à leur grande expertise en matière de purification des gaz et de systèmes de ravitaillement de l’hydrogène.
La solution comprenait les systèmes et services suivants.
- Un système de valorisation de l’hydrogène qui prend le flux de gaz de la technologie SOEC et fournit de l’hydrogène de haute pureté.
- Une station de ravitaillement en hydrogène qui gère tous les aspects de la compression, du stockage et de la distribution du flux d’hydrogène valorisé.
- L’intégration et l’installation du système garantissant la compatibilité avec l’approvisionnement de l’hydrogène d’autres sources, les véhicules à pile à hydrogène et les besoins du site.
Défis liés au traitement de l’hydrogène et au ravitaillement en carburant
Pour tout projet de cette échelle, plusieurs défis majeurs doivent être relevés. Les défis techniques et opérationnels peuvent être résumés ainsi :
Pureté de l’hydrogène
La purification de l’hydrogène est une préoccupation majeure pour un large éventail d’applications dans les domaines des matières premières, de l’énergie et de la mobilité. Tout contaminant présent dans l’approvisionnement en hydrogène peut avoir un impact sur le processus en aval. Il est donc essentiel de garantir la pureté de l’hydrogène et de la maintenir pendant les processus de traitement et de livraison, afin de minimiser le risque de dommages, de non-conformité et d’interruption de la livraison de carburant.
Les FCEV à hydrogène (y compris les véhicules industriels, légers, moyens et lourds) comptent parmi les applications les plus rigoureuses. Selon la norme SAE J-2719, la pureté du carburant pour les véhicules au sol doit être de 99,97 % mol de H2, avec au maximum 300 µmol/mol d’un gaz autre que l’hydrogène, ainsi que des exigences beaucoup plus strictes pour certaines applications.
Sources d’hydrogène variables à basse pression
Bon nombre des sources d’hydrogène développées et déployées aujourd’hui et dans le cadre du programme Hydrogen Hub produisent du gaz à basse pression à des débits qui peuvent varier considérablement en fonction de la charge électrique ou des variations de la matière première.
La capacité d’accepter ce gaz d’entrée et de produire de manière facilement un gaz de sortie pur à des pressions utiles est essentielle pour libérer la valeur des technologies de production d’hydrogène.
Systèmes de ravitaillement en hydrogène – Coût, fiabilité et performances de ravitaillement des véhicules
INL cherche à minimiser les coûts de mise en service de son projet tout en réduisant le temps de construction. Les systèmes modulaires « clés en main » d’Ivys, testés en usine, sont plus rentables à installer, plus rapides à autoriser et plus simples à exploiter et à entretenir qu’un équipement sur mesure.
Les coûts et le calendrier d’installation et de mise en service sont des facteurs essentiels pour déterminer l’évolutivité de ce projet pilote en termes de pression, de purification et de livraison d’hydrogène de haute qualité à partir d’un électrolyseur à haute température. Ces facteurs sont nécessaires pour assurer la viabilité commerciale à grande échelle et, en fin de compte, pour valoriser l’hydrogène propre à grande échelle.
Avantages de l’approche Ivys
L’équipe combinée d’Ivys Adsorption et d’Ivys Energy Solutions apporte un portefeuille complet de technologies innovantes et d’expérience pour relever des défis tels que ceux mentionnés ci-dessus sur le marché de l’hydrogène qui est en constante évolution.
Valorisation de l’hydrogène
- Technologie innovante d’adsorption modulée en pression (AMP) multi-lits à valve rotative qui assure une purification fiable de l’hydrogène selon les spécifications de mobilité SAE.
- La technologie AMP d’Ivys offre une pureté allant jusqu’à 99,9999 %, ce qui dépasse les exigences des normes.
- Leur disponibilité est supérieure à 99,5 %.
- Leur taille compacte réduit l’encombrement souvent requis par d’autres technologies AMP ou membranes.
- Faible coût d’exploitation avec une puissance nominale de 0,25 à 1Kw.
- Capacité flexible avec une gamme de réduction de 100 à 40 %.
- Monté sur châssis pour être prêt à l’emploi.
- Systèmes de contrôle faciles à utiliser qui offrent des performances et une fiabilité élevée sans nécessiter de formation spécialisée.
Découvrez comment fonctionnent les systèmes AMP d’Ivys pour l’hydrogène ultra-pur
Ravitaillement en hydrogène
- Les meilleures technologies de compression et de distribution d’hydrogène de haute pureté de leur catégorie,
- Les systèmes de distribution H35 et H70 éprouvés et innovants, à faible coût, avec la possibilité de distribuer l’hydrogène à des autobus/camions de taille moyenne et à des véhicules de tourisme légers.
En savoir plus sur les produits de distribution d’hydrogène H35 et H70 d’Ivys
Intégration et installation des systèmes
- Une architecture de produit modulaire et extensible qui permet d’optimiser les solutions en fonction des besoins du client,
- Des systèmes de contrôle faciles à utiliser qui offrent des performances et une fiabilité élevée sans nécessiter de formation spécialisée.
Résultats
Toutes les personnes impliquées sont optimistes et pensent que cette famille de produits deviendra la référence pour les projets de production d’hydrogène à l’échelle du mégawatt et au-delà.
Une fois achevé, ce projet servira d’exemple de solutions économiquement viables de traitement, de purification et de ravitaillement en hydrogène pour d’autres gestionnaires de parcs de véhicules et d’installations et, en fin de compte, pour contribuer à la décarbonisation du secteur des transports.
Ce projet en est encore à la phase de conception détaillée. Au fur et à mesure que le projet avancera, nous partagerons ses résultats sur notre site internet. Il devrait être opérationnel d’ici mi-2025.
L’équipe de fournisseurs collaborant à la réussite du projet hydrogène
A propos de l’Idaho National Laboratory
Battelle Energy Alliance gère INL pour le compte de Bureau de l’énergie nucléaire du ministère américain de l’énergie. NL est le centre national de recherche et de développement en matière d’énergie nucléaire et fêtera ses 75 ans d’innovations scientifiques en 2024. Le laboratoire effectue des recherches dans chacun des domaines stratégiques du ministère de l’énergie : énergie, sécurité nationale, science et environnement. Pour plus d’informations, visitez le www.inl.gov. Suivez-nous sur les médias sociaux: Facebook, Instagram, LinkedIn and X.
A propos Ivys Energy Solutions
Ivys Energy Solutions est un fournisseur de premier plan de solutions d’infrastructures intelligentes pour l’électrification des véhicules. Nous réunissons des décennies d’expertise dans le développement et le déploiement de systèmes de ravitaillement en hydrogène et de produits de recharge pour véhicules électriques avec capacité V2G qui aident à l’adoption de véhicules à zéro émission. Nos distributeurs d’hydrogène 35 et 70 MPa et nos stations SimpleFuel sont largement reconnus pour leur fiabilité et leur flexibilité. Ils sont tous conçus pour satisfaire ou dépasser les normes industrielles et sont fièrement fabriqués aux États-Unis.
Visitez leur site internet ici ivysinc.com
A propos Ivys Adsorption
Fondée en 2023 par Ivys Energy Solutions, Enbridge et un groupe de propriétaires privés, Ivys Adsorption Inc. a acquis les actifs de Xebec, y compris la technologie brevetée d’adsorption modulée en pression (AMP). Ivys Adsorption conçoit, fabrique et fournit des services à ses clients sur les marchés du gaz naturel renouvelable, de l’hydrogène, de la capture du carbone, de l’hélium et de l’air comprimé dans le monde entier.
