Les promesses de l'hydrogène

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février 2016
Bureau Mauric
Conçu par le bureau Mauric, FilHyPyne transportera à son bord 80 kg d'hydrogène stockés dans des bouteilles haute pression (en jaune), capables de délivrer l'énergie nécessaire pour trois jours en mer.

Le site DCNS Nantes-Indret et ses partenaires prévoient de mettre au point un bateau de pêche propulsé à l’hydrogène.

Pour réduire leur facture énergétique, les pêcheurs du Comité régional des pêches et des élevages marins (Corepem) des Pays de la Loire ont choisi de se tourner vers d’autres carburants et plus particulièrement vers l’hydrogène. Ils ont ainsi intégré le consortium(1) du projet FilHyPyne(2). Labellisé en 2012 par le Pôle Mer Bretagne Atlantique et EMC2, « ce projet a pour ambition de construire un démonstrateur d’un bateau de 12 m propulsé à l’hydrogène et adapté à la pêche au filet et au casier effectuée par la plupart des bateaux côtiers de la région », annonce Jean-François Le Bert, ingénieur responsable du projet pour le site DCNS de Nantes-Indret, chef de file du consortium.

En lien avec les EMR

Sachant qu’un kilo d’hydrogène produit trois fois plus d’énergie qu’un kilo de gazole, que la transformation de l’hydrogène en électricité n’émet aucun polluant et qu’un moteur électrique occasionne moins de bruits et de vibrations... Ce projet a de quoi séduire ! Mais avant d’utiliser de l’hydrogène, encore faut-il le produire à des coûts intéressants sans recourir aux énergies fossiles. « La Région Pays de la Loire réfléchit en ce sens à la création d’une filière énergétique dédiée notamment aux transports maritimes et fluviaux basée sur les énergies marines renouvelables (EMR), souligne Jean-François Le Bert. Il serait ainsi possible d’utiliser l’électricité excédentaire produite par les éoliennes marines pour extraire, par électrolyse, le dihydrogène (H2) de l’eau (H2O) de mer. » Les producteurs d’EMR pourraient ainsi fournir cet hydrogène à des tarifs préférentiels aux pêcheurs, un bon moyen de compenser la perte de surface de pêche occasionnée par l’installation d’éoliennes prévue au large de Saint-Nazaire et de Noirmoutier.

« Les innovations qu’exige le projet FilHyPyne concernent principalement la pile à combustible à hydrogène (PCH) », indique l’ingénieur. Pour propulser le bateau, il faut en effet délivrer au moteur une puissance de 200 kW.

« Or, les fournisseurs actuels proposent des PCH de faibles puissances, de 10 à 20 kW. Celui qui sera retenu devra développer des éléments de plus forte puissance que nous monterons en parallèle. » Ces piles fourniront en continu l’énergie nécessaire au bateau pour la navigation en régime de croisière. S’il faut plus d’énergie pour accélérer ou démarrer un treuil, par exemple, le système devra puiser automatiquement dans des batteries lithium-fer-phosphate. « Reste à inventer le moyen de faire fonctionner les PCH et les batteries ensemble et intelligemment », souligne-t-il.

Une pile à hydrogène à la mer !

Conçues d’ordinaire pour un usage terrestre, les PCH devront également être adaptées à un usage maritime. « La présence d’embruns iodés dans l’air pourrait altérer le bon fonctionnement de la pile. C’est pourquoi nous devons encore améliorer et qualifier notre système de filtrage de l’air. »

L’originalité du projet tient également de l’investissement du consortium dans l’évolution de la réglementation sur la navigation d’engins maritimes à hydrogène. « Il existe un vide juridique sur le sujet. Les Affaires maritimes, qui s’y intéressent de près, nous ont demandé de procéder à des analyses de risques à toutes les étapes du projet afin qu’elles puissent établir des textes réglementaires adaptés au juste besoin. » En parallèle, l’École nationale supérieure maritime, partenaire du projet, évaluera les besoins en formation relatifs à ces nouvelles technologies. Si tout se passe comme prévu, des pêcheurs du Corepem devraient embarquer à bord de ce démonstrateur en 2019 pour un premier test en conditions réelles de pêche.

Une électrolyse de l’eau inversée

Pour fabriquer de l’électricité à partir d’hydrogène, il faut une pile à combustible laquelle est constituée d’une anode, d’une cathode et d’une membrane perméable aux protons. Il faut aussi du dihydrogène (H2 - stocké dans des bouteilles sous forme gazeuse et comprimée) et du dioxygène (O2 - celui de l’air ambiant, aspiré, filtré et comprimé). Lorsque l’on fait rentrer l’H2 dans la pile, il se transforme en 2H+ + 2e- au contact de l’anode. Les 2 électrons (e-) produits transitent ensuite vers la cathode via le circuit électrique et alimentent ainsi le moteur en électricité. Une fois arrivés à la cathode, ils se recombinent avec le dioxygène (O2) et les 2H+ - qui se sont déplacés depuis l’anode à travers la membrane à protons - pour former alors de l’eau (H2O) chaude, laquelle pourra être injectée dans le réseau pour divers usages (chauffage, douche, vaisselle...).

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Julie Danet

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