Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

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Thinat
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Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#1 Message par Thinat »

Efficacités du stockage d’électricité par hydrogène et par pile .
Parlons Volt , ce qui est proportionnel à de l’énergie électrique , en multipliant par la charge circulant ( en Coulomb = Ampère* seconde , pour 1 gr de H2 ou 8 gr de lithium c’est 96500 Coulomb , soit 96500* V en joules et pour 1 kg H2
96500000*V joules soit 26.8 * V kWh /kg , 34.5 kWh par kg H2 en énergie théorique pour l’électrolyse , 51.4 kWh par kg H2 en énergie pratique pour l’électrolyse , 13 kWh par kg H2 en énergie pratique sortie pile à combustible et 1,87 kWh /kg H2 de plus pour comprimer l’hydrogène . Donc 53,2 kWh consommé pour remplie un stockage H2 ou charger un véhicule et 13 kWh en sortie de la pile à combustible , 75.6 % de l’énergie perdue .

Le rendement théorique de la dissociation de l’eau liquide dans un électrolyseur est de 100% comme dans toute pile . Ceci correspond à une tension de 1.23 Volt à la pression atmosphérique et 1.29 V pour 30 bar , liée à la variation d’enthalpie libre lors de la dissociation de l’eau liquide pour former des gaz à cette pression .
Le rendement pratique est de 67% ce qui correspond à une tension de 1.92 Volt dont 0.63 V sont perdus et l’énergie correspondante convertie en chaleur .
Ce rendement est médiocre d’autant plus qu’il s’agit de passer de l’énergie la plus noble , convertible à 100% en toutes les autres forme d’énergie en un combustible gazeux analogue au gaz naturel , et très proche du gaz manufacturé de jadis qui contenait plus de 50% d’hydrogène .

Pourquoi un rendement si mauvais alors que dans la plupart des autres piles ( li ion , sodium soufre , cadmium nickel , nickel métal hydrure , accumulateurs au plomb et même nickel hydrogène gazeux , le rendement à la charge entre l’énergie électrochimique produite et l’énergie électrique consommée est de 90% .
Le principal coupable n’est pas l’hydrogène mais son associé dans l’eau et le gaz qui nous permet de vivre , l’oxygène .

Les pertes de tension dans l’électrolyse de l’eau sont en effet ( ce qui correspond à des pertes d’énergie en multipliant par la charge qui circule ) :
La surtension de l’électrode à oxygène = 0,42 V !!
La surtension de l’électrode à hydrogène = 0.05 V
L’effet joules notamment dans l’électrolyte = 0.16 V

Pour li ion à la charge , le rendement est 90% , il faut 3,63 V pour charger une pile de tension 3,3 V .

Mais l’oxygène ou plutôt sa version diluée dans l’azote , l’air , à un effet encore plus néfaste sur le rendement de la pile à combustible . Ce nom vient du fait que le gaz hydrogène est le combustible le plus simple et qu’en cela il est celui qui produit le meilleur rendement dans une pile à combustible gazeux , il existe aussi des piles à méthanol , mais le rendement avec cette molécules plus complexe est encore plus mauvais . L’effet de la surtension de l’électrode à oxygène est encore plus néfaste car au lieu de s’ajouter à la tension théorique la surtension d’électrode à oxygène , se soustrait à celle ci et chacun sait que 1 -0.42/ Vo est inférieur à 1 / ( 1 +0.42 / Vo) .

Le rendement théorique de la combinaison de H2 et oxygène de l’air dans une pile à combustible est de 100% comme pour toutes les piles .

Ceci correspond à une tension de 1.185 V pour H2 / O2 a 1 bar , plus 0.013 V car l’air est comprimé vers 2 bar moins 0.01 V car la concentration d’oxygène est de 20% , soit 1.188 V , plus faible que celle du potentiel à vide d’électrolyse pour 2 raisons , on forme de l’eau vapeur et on perd la condensation de l’eau , on oxyde avec de l’air qui contient 20% d’oxygène et on a un effet de concentration qui fait baisser la tension .

Dans PAC on a les chutes de tensions suivantes =
La surtension de l’électrode à oxygène = 0,42 V
La surtension de l’électrode à hydrogène = 0.05V
L’effet joules notamment dans l’électrolyte = 0.15V

La tension de sortie est ainsi de 0,568 V , mais ce n’est pas tout , une partie de l’énergie de la pile est consommée pour alimenter les moteurs entraînant 2 auxiliaires , une compresseur d’air et un compresseur de circulation d’hydrogène permettant d’évacuer l’eau par condensation puis de recycler l’H2 sec , ces 2 moteurs consomment ce qui correspond à 0.08 V . Le voltage net est 0.488V et le rendement en énergie , 0.488 / 1.188= 41% .
Une pile li ion à la décharge produit 3.00 Volt soit 0.3 V de moins que ce qui coorespond a l ‘énergie emmagasinée .
La même charge circule à une tension de 1.92 V pour faire fonctionner l’electrolyseur et est ressortie a 0.488 V par la PAC , 1.432 Volt de perdu sur 1,92 Volt , hors effet négligeable de la charge qui est plus faible à la décharge qu’à la charge .

Ce n’est pas tout il faut comprimer l’H2 produit par l’électrolyse pour pouvoir le stocker alors que le lithium métal se stocke tout seul dans la cathode de Li ion . Une partie de la compression est faite par l’electrolyseur qui produit des gaz à 30 bar , mais on stocke 700 bar pour les véhicules , la compression de 30 bar a 700 bar par compresseur multi étagé avec réfrigérations intermédiaire consomme 3,5% de ce que consomme l’électrolyseur , ce qui est équivalent à 0.07 V de plus , soit 1.99 Volt .

On fourni le courant à 1.99 V pour produire et comprimer H2 et on retrouve 0,488 V en sortie de PAC net des auxiliaires , le rendement est 0,46/2 = 24.5%

75,6% de l’énergie est perdue lorsque l’on veut stocker puis destocker de l’electricite par H 2 .

Pour la pile c’est 3,63 V pour charger et 3 V pour décharger , soit un rendement de 82% , 18% de l’énergie est perdue entre la charge et la décharge . Le rendement est de 3.5 fois celui du système H2 .
En plus avec 4 appareils , électrolyseur , compresseur , réservoir de stockage et PAC , le système à H2 est plus coûteux en investissement par kWh décharge que l’appareil unique , la pile , qu’il remplace .
Plus coûteux en investissement et consommant 3,34 fois plus d’énergie que la pile , les forces économiques devraient faire disparaître l’utilisation de H2 dans l’énergie , même si les plans européens , en distordant ces forces par des subventions , vont induire des projets antiéconomiques et faire perdre bien plus aux nations que l’argent des plans qui s’ils se réalisent effectivement vont faire perdre à lEurope 2% de PIB , en détournant des ressources vers une voie sans issue .
Il n’a que 2 utilisations ou l’utilisation de l’hydrogène est intéressante , les étages supérieurs des fusées ou la réduction de poids , par utilisation d’hydrogène liquide à la place d’essence permet un allègement donc une augmentation de la charge utile aui compense et au delà la consommation d’énergie et le cout de la production de l’hydrogène liquide pourtant encore 20% plus élevé que celui de l’hydrogène comprimé .
L’hydrogène liquide pourrait aussi être peut être être utilisé dans les jets pour sa forte densité d’énergie , et la on s’affranchirait du mauvais rendement de la pile à combustible puisque l’hydrogène serait utilisé dans le générateur de gaz chaud sous pression avec tuyère pour conversion en vitesse de la pression qu’est un jet . Le jet sans tuyère est également utilisé au sol en amont d’une turbine de détente pour constituer une turbine à gaz dite aéronautique . Le rendement d’un jet , grâce a l’air froid en altitude qui constitue la source froide ce cette machine thermique , est , Carnot oblige , nettement supérieur à celui d’une turbine à gaz au sol et dépasse celui d’une pile à combustible .

stephane2.0
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#2 Message par stephane2.0 »

Avec un diagramme de Sankey, c'est encore plus lisible.


Thinat
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#3 Message par Thinat »

De la RD , mais que faire contre un loi physique , le rendement des électrolyseurs de 2.6 MW Bamag Meguin de 1928 était le même que celui des électrolyseurs actuels .

Thinat
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#4 Message par Thinat »

Navidi , votre diagramme inclus la compression , mais La conso pour la compression est le double de ce qu,ils indiquent .

Thinat
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14 voitures à hydrogène vendues en France en 2021 . Ainsi que l’on peut le voir les immatriculations de voitures à hyd

#5 Message par Thinat »

14 voitures à hydrogène vendues en France en 2021 .
Ainsi que l’on peut le voir les immatriculations de voitures à hydrogène fluctuent beaucoup , une au 3 ème trimestre 2020 et 162 au 4 ème trimestre 2020 .
La raison est que les commandes sont le fait de collectivités , telle la région Auvergne Rhône Alpes ou la Normandie , ou la seule société privé de Taxis , Hysetco dans la région parisienne . Seuls des collectivités sous l’action de politiciens qui ne les utiliseront pas et y voient des opérations de prestige , peuvent faire acheter des bornes et des voitures avec de l,argent public pour constituer des réseaux locaux . Les voitures à H2 coûtent 80000 E et sont nettement plus chères que les véhicules électriques , et ils coûtent 5 fois plus cher en Carburant , l’H2 presque toujours produit à partir de gaz naturel est vendu 15 E / kg aux bornes .

1 kg H2 permet de produire 14 kWh de courant électrique en courant continu sur un véhicule , pour obtenir la même énergie , il faut 15 kWh de courant continu pour charger une pile li ion et 15.7 kWh de courant du réseau , a 0,2 E / kWh cela fait 3,14 E . Les particuliers qui regardent l’économie de leur achat n’achètent pas de voitures à hydrogène , sans compter qu’il y très peu de bornes de recharge .

Un constructeur Français de berlines à H2 haut de gamme , a 120 000 E , Hopium , prévoit malgré de produire 20000 voitures par an dans une usine en Normandie .

“ Hopium a confirmé que son usine ouvrirait à Douains, près de Vernon (Eure). Les premières Machina ne sortiront au mieux que fin 2025, le temps de bâtir le site, qui ambitionne 20 000 véhicules par an.”
Certes il n,y a pas que la France , mais espérer vendre avec un seul modèle assez cher , plus de voitures par an qu’il ne s’en est vendu dans le monde en 2021 semble plutôt optimiste

. Meme si les performances , 230 km/h peuvent attirer des clients haut de gamme , surtout pour pouvoir les montrer aux autres car il y a peu de routes en Europe permettant de circuler à cette vitesse
une Tesla S va plus vite , 322 km/ h et coûte un peu plus cher , 130 000 E et il y a plus de bornes électriques , chez soi et sur autoroute et la consommation d’énergie par km est 5 fois moins chère .
Immatriculation véhicules à hydrogène en France
T1 2020 42 voitures
T2 2020 6
T3 2020 1
T4 2020 162

2021 14

POUR 2022 je n,ai rien trouvé .

OttoGleichner
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#6 Message par OttoGleichner »

Navidi, bien que la compression soit incluse dans votre graphique, le coût réel est supérieur à ce qui est indiqué. basketball stars


Thinat
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Re: 14 voitures à hydrogène vendues en France en 2021 . Ainsi que l’on peut le voir les immatriculations de voitures à

#8 Message par Thinat »

Oui David , il y a hopium , Mcphy , hydrogène de France , hydrogen refuelling solutions , Lhyfe qui essayent de vivre de l’hydrogène . Hopium dont on ne sait pas avec quelle pile à combustible , le prototype qui n’a pas dépassé les 200km/h , à été construit . Peut être sans pile à combustible car avec une pile de 100 kWh la Tesla atteint 250 km / h .De toute façon il sera intéressant de voir comment Hopium arriverait à ce qu,elle annonce :
Hauteur : 1.4m
Longueur : 4.95 m
Poids inférieur à 2 tonnes
Vitesse de pointe : 230km/h
Autonomie : 1000 km

En comparant à Hyundai Nexo et Tesla SP je trouve h.auteur : 1.65 m , poids 2600 kg ,longueur : 4.95 m , prix > 120000 E .

Thinat
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#9 Message par Thinat »

Otto , navidi ne parle pas de cout ! MaIs par MWh sorti du stockage la pile est nettement moins chère que le système à hydrogène.

phil nfp
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Re: 14 voitures à hydrogène vendues en France en 2021 . Ainsi que l’on peut le voir les immatriculations de voitures à

#10 Message par phil nfp »

Suite à la publication “L’AMF cible les sociétés ayant recours à des financements dilutifs sous forme d’OCABSA ou d’equity lines“, j’ai ( David renan) établi une liste des valeurs cotées sur Euronext Paris qui répondent aux critères cités dans ledit rapport : Image https://drbourse.com/2022/10/19/le-tabl ... ext-paris/

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Re: 14 voitures à hydrogène vendues en France en 2021 . Ainsi que l’on peut le voir les immatriculations de voitures à

#11 Message par phil nfp »

Voitures à hydrogène : le Crédit agricole signe un protocole d'accord avec Hopium
La filiale spécialisée en crédit à la consommation du Crédit Agricole a signé avec Hopium un protocole d'accord pour la livraison de 10.000 berlines à hydrogène que le startup française entend produire en Normandie à partir de 2025


phil nfp
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#13 Message par phil nfp »

https://www.lesechos.fr/industrie-servi ... r=CS4-6235 Hopium délaisse sa voiture à hydrogène et cherche d'autres marchés

phil nfp
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#14 Message par phil nfp »

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phil nfp
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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#15 Message par phil nfp »


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Re: Avenir de l’hydrogène dans l’énergie

#16 Message par phil nfp »

HOPIUM : EN GRAVES DIFFICULTÉS FINANCIÈRES, LE CONSTRUCTEUR AUTO HOPIUM PLACÉ EN REDRESSEMENT JUDICIAIRE
Aujourd'hui à 10:46

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