Refroidissement magnétique pour une liquéfaction efficace de l'hydrogène
Les partenaires d'HyLICAL, MAGNOTHERM et HZDR, lancent une usine pilote
Le projet HyLICAL, financé par l'UE, a franchi une étape importante avec le lancement de la première usine pilote magnétocalorique d'Europe pour la liquéfaction de l'hydrogène. Développé dans le cadre du projet HyLICAL par le Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) et la start-up MAGNOTHERM, ce démonstrateur représente une percée dans le domaine du refroidissement magnétique durable et économe en énergie et ouvre la voie à une application industrielle à grande échelle.
Tino Gottschall, scientifique au laboratoire des champs magnétiques élevés (HLD) du HZDR, envisage depuis longtemps une usine capable de produire 5 000 kilogrammes d'hydrogène liquide par jour, ce qui est nettement plus efficace et plus abordable que les méthodes de liquéfaction actuelles. En collaboration avec MAGNOTHERM et d'autres partenaires d'HyLICAL, son équipe s'emploie actuellement à prouver que la liquéfaction de l'hydrogène basée sur l'effet magnétocalorique peut être mise à l'échelle en vue d'un déploiement industriel.
Un partenariat stratégique au service de l'innovation
Depuis 2023, les partenaires d'HyLICAL, HZDR et MAGNOTHERM, travaillent en étroite collaboration, combinant expertise universitaire et innovation entrepreneuriale pour faire progresser les technologies de refroidissement magnétocalorique. "Notre technologie de refroidissement magnétique représente un nouveau type d'alternative respectueuse du climat et de l'efficacité énergétique, sans compresseurs ni gaz réfrigérants nocifs pour l'environnement. Cela nous permettra d'accélérer considérablement la transformation nécessaire de la technologie climatique dans l'industrie de la réfrigération", déclare Timur Sirman, co-directeur général de MAGNOTHERM, pour expliquer la motivation de cette collaboration.
MAGNOTHERM a ouvert une deuxième installation sur le campus de Rossendorf en 2024 et a créé un laboratoire commun en 2024, où le Dr. Tino Gottschall, scientifique du HZDR, et Thomas Platte, ingénieur de MAGNOTHERM, ont construit une installation pilote pour la liquéfaction de l'hydrogène. Au cœur de cette installation se trouve un aimant supraconducteur de 19 teslas encastré dans le sol du HLD. À titre de comparaison, les appareils d'IRM modernes utilisés en médecine utilisent des aimants d'une puissance de 1,5 à 3 teslas. "Nous pouvons maintenant utiliser cette installation pour prouver le principe et son fonctionnement", explique M. Gottschall. Le prochain objectif est d'augmenter l'efficacité pour produire 100 kilogrammes d'hydrogène liquide par jour afin de démontrer l'évolutivité de cette technologie en vue d'un déploiement industriel.
L'effet magnétocalorique : comment ça marche ?
Le premier démonstrateur européen d'une usine de liquéfaction d'hydrogène à refroidissement magnétique est basé sur l'effet magnétocalorique. Cet effet se produit lorsque des matériaux dotés de certaines propriétés - l'alliage lanthane-fer-silicium (LaFeSi) en est un exemple - sont placés dans un champ magnétique. En fonction de l'orientation des moments magnétiques, les matériaux métalliques peuvent provoquer une baisse ou une hausse soudaine de la température. En utilisant ce principe, il est possible de refroidir l'hydrogène à -253 degrés Celsius après un pré-refroidissement à l'azote liquide. Une fois cette basse température atteinte, le gaz commence à se liquéfier. "Notre méthode offre des avantages significatifs pour la liquéfaction de l'hydrogène", note M. Gottschall. "Avec le laboratoire commun MAGNOTHERM du HZDR, nous visons à réduire les coûts de liquéfaction à moins de 1,50 € par kilogramme d'hydrogène, par rapport aux installations conventionnelles.
Le lancement de l'usine pilote est une étape clé dans la mission d'HyLICAL qui consiste à faire progresser les technologies de liquéfaction de l'hydrogène compactes et économes en énergie, basées sur le refroidissement magnétocalorique. En validant cette approche à l'échelle pilote, le projet soutient l'ambition de l'Europe de produire de l'hydrogène vert de manière plus rentable, de réduire les coûts de transport et d'accélérer la transition vers un système énergétique sans impact sur le climat.
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