L'hydrogène pour le chauffage des procédés industriels
HyHeat teste une application en conditions réelles
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Le groupe Schwartz et le Forschungszentrum Jülich ont inauguré à Simmerath une installation de démonstration destinée à tester l'utilisation de l'hydrogène dans des procédés industriels à haute température. Cette installation a été développée dans le cadre du Helmholtz Hydrogen Cluster (HC-H2).
Des procédés spéciaux de traitement thermique sont nécessaires pour modifier de manière ciblée la forme et la dureté des métaux. Ces procédés jouent un rôle central, par exemple, dans le formage à chaud des pièces de carrosserie automobile. Les flans métalliques sont chauffés à plus de 900 °C au cours d’un processus très gourmand en énergie. La chaleur industrielle nécessaire est généralement produite par la combustion de gaz issus de combustibles fossiles, ce qui génère d’importantes émissions de CO₂.
C’est là qu’intervient HyHeat : grâce à cette installation déjà en service, le groupe Schwartz et le Forschungszentrum Jülich démontrent la faisabilité technique du passage des gaz fossiles à l’hydrogène dans de tels procédés à haute température. Il s’agit d’une avancée majeure vers la commercialisation.
Réduire les émissions de CO₂ liées à la chaleur industrielle
Le potentiel de réduction des émissions de CO₂ lié au remplacement des gaz issus de combustibles fossiles par de l’hydrogène est considérable : une installation de traitement thermique destinée au durcissement par pressage génère environ 2 000 tonnes d’émissions de CO₂ par an. Dans le cadre du projet MyHeat, les partenaires montrent comment rendre cette étape de la production automobile plus respectueuse du climat.
Le ministère fédéral allemand de la Recherche, de la Technologie et de l’Espace (BMFTR) finance le projet à hauteur de 1,7 million d’euros sur un budget total de 2,44 millions d’euros.
Intégrer l’hydrogène de manière flexible dans les processus existants
Aujourd’hui, environ 80 % de toutes les pièces de carrosserie automobile formées à chaud dans le monde sont chauffées dans des installations de traitement thermique fabriquées par le groupe schwartz. L’installation de démonstration développée dans le cadre du projet HyHeat montrera comment l’hydrogène peut être intégré de manière flexible en tant que gaz combustible dans les processus existants.
« Nous utilisons cette installation pour tester la transition vers l’hydrogène sans interrompre l’exploitation. En mélangeant l’hydrogène et en permettant une transition en douceur entre les gaz combustibles, même de petites quantités initiales d’hydrogène disponibles peuvent être valorisées », explique Philipp Morsch, de l’Institut pour une économie de l’hydrogène durable (IHE-4) du Forschungszentrum Jülich, qui coordonne le suivi scientifique du projet HC-H2.
L’installation de démonstration, située au siège social de schwartz GmbH à Simmerath, fait partie d’une installation industrielle de traitement thermique. Les composants techniques essentiels sont des brûleurs multicombustibles innovants développés par Econova GmbH, une filiale de schwartz. Les premiers essais réalisés en début d’année ont confirmé que l’installation de démonstration pouvait fonctionner à l’hydrogène. La transition en douceur entre différents gaz combustibles a également été démontrée avec succès. Cette flexibilité est particulièrement importante tant que l’hydrogène n’est pas facilement disponible partout.
Prochaine étape : l’optimisation de l’ensemble du système
La prochaine étape des travaux de recherche consistera à optimiser l’ensemble du système. Le système de contrôle sera perfectionné afin de garantir des conditions de fonctionnement optimales, quel que soit le gaz combustible utilisé – hydrogène, gaz naturel ou propane.
Le passage à l'échelle industrielle présente un autre défi : les installations industrielles de traitement thermique utilisent plusieurs brûleurs qui doivent être synchronisés entre eux. L’installation de démonstration permet aux ingénieurs de schwartz GmbH d’analyser ces interactions dans des conditions réelles. Elle constitue une étape préliminaire en vue d’une éventuelle installation de traitement thermique plus grande, à l’échelle industrielle.
« Il est essentiel pour nos clients de pouvoir investir dès aujourd’hui dans une installation sans devoir s’engager envers une seule source d’énergie. La technologie multi-combustibles offre la flexibilité nécessaire pour opérer une transition progressive vers l’hydrogène », explique Alexander Wilden, propriétaire et PDG du groupe schwartz.
« Des projets comme HyHeat concrétisent la transformation structurelle du bassin minier rhénan et ouvrent des perspectives d’avenir en matière de croissance et d’emploi », déclare Michael Theben, directeur du département de la protection du climat au ministère de l’Économie, de l’Industrie, de la Protection du climat et de l’Énergie du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie. « Ce sont précisément ces types de projets concrets, menés en collaboration avec des entreprises locales, qui apportent une valeur ajoutée significative à la région. Nous espérons voir davantage de projets de ce type dans un avenir proche. »
Utilisation de la chaleur résiduelle pour l’approvisionnement en hydrogène
Le Forschungszentrum Jülich ne se contente pas d’exploiter les brûleurs de l’installation de démonstration. Dans le cadre du projet HyHeat, il étudie également comment les sites industriels dépourvus de réseau de distribution d’hydrogène pourraient être approvisionnés à l’avenir. L’accent est mis ici sur les options de stockage chimique de l’hydrogène. Les scientifiques de l’Institut pour une économie de l’hydrogène durable (IHE) du Forschungszentrum Jülich utilisent des simulations pour évaluer quelle technologie de stockage est la mieux adaptée aux installations industrielles de traitement thermique. L’intégration thermique constitue ici un aspect essentiel. Dans le cadre d’études complémentaires, l’IHE a vérifié si la chaleur contenue dans les gaz d’échappement pouvait être utilisée pour le processus de libération de l’hydrogène du support de stockage.
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