L. Ménari : responsable projets MH2 l.menari@mh2.fr. Mission Hydrogène

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1 L. Ménari : responsable projets MH2 l.menari@mh2.fr Mission Hydrogène

2 Sommaire I. Présentation de la Mission Hydrogène II. L hydrogène III. Au niveau maritime IV. Les projets de la Mission Hydrogène

3 I -Présentation de la MH2 Qui sommes nous? Association loi 1901, créée en 2008 Avec le soutien de l ADEME, de la Région des Pays de la Loire et de la DIRECCTE La Mission Hydrogène (MH2) regroupe un cluster d'acteurs : entreprises, enseignement, centres de recherche et de formation (publics ou privés), afin de générer sur le territoire une synergie propre à l'émergence de projets innovants dans la filière hydrogène, vecteur énergétique stockable. OBJECTIFS PRINCIPAUX : AUGMENTERl'expertise et la taille critique des connaissances dans le secteur hydrogène énergie en Région Pays de la Loire, afin d'améliorer son attractivité économique. PERMETTRE les échanges commerciaux, pour les PME et TPE en particulier, afin d'accroître leur compétitivité et leur faciliter l accès aux marchés. CONTRIBUERà la construction du réseau régional sur les énergies et assurer sa visibilité aux niveaux national et international.

4 I -Présentation de la MH2 Applications cibles - Stratégie APPLICATIONS CIBLES de l Hydrogène: Quatre familles d'actions : Les applications maritimes et fluviales (bateaux, navires, navettes, barges...). Stockage des énergies renouvelables, Smart-Grid. Hydrogène pour l autonomie énergétique des sites isolés. Les transports et servitudes urbaines en flottes captives. Informer Générer des projets Stimuler Fédérer

5 NOS ACTIONS I -Présentation de la MH2

6 II. L hydrogène L hydrogène, vecteur d énergie Incolore, inodore et non corrosif, l hydrogène a l avantage d être très énergétique : Un kg d hydrogène libère 3 fois plus d énergie qu un kg de gazole Etant le plus léger des éléments, à poids égal, il occupe beaucoup plus de volume, mais, combiné à une pile à combustible, il reste le compromis d avenir pour la mobilité électrique Comparé au gazole Hydrogène Batteries Volume ~x 5 ~x 30 Masse ~x 4 ~x 40

7 Distribuer et stocker l hydrogène II- L hydrogène

8 II- L hydrogène La pile à combustible : différentes technologies en fonction des applications Pile à combustible : produire de la chaleur et de l électricité en n émettant que de l eau AFC(AlkalyneFuel Cell) : H2 et O2 exclusivement PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) H2, méthanol, gaz naturel reformé «très haute-qualité» PAFC (PhosphoricAcidFuel Cell) H2, gaz naturel reformé «haute-qualité» MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell), (H2), gaz naturel reformé «standard» SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), (H2), gaz naturel reformé standard, voire gaz naturel direct

9 II- L hydrogène Perspective de déploiement pour la production hydrogène Maturité Reformage gaz naturel Electrolyse alcaline Décollage autour de 2020 Décollage avant 2015 Technologies matures Décollage après 2020 Reformage du biogaz Electrolyse PEM Electrolyse HT Procédés biologiques Electrolyse HT Reformage + CSC Emergence Décollage Maturité Production hydrogène : décollage avant 2015 (ADEME)

10 Perspective de déploiement pour la pile à combustible II- L hydrogène H2PAC Emergence Décollage Maturité Décollage après 2020 Décollage avant de 2020 Décollage avant 2015 Cogénération forte puissance Smart Energy Grid Stockage d énergie Electromobilité 2G Micro et moyenne cogénération Applications nomades Véhicules Hytane Décollage de la technologie prévue par l ADEME entre 2015 et 2020 Marchés précoces

11 II- L hydrogène L hydrogène : son coût (EU power train report FR Mc Kinsey) CG Coal Gasification IGCC Integrated Gasification Combined Cycle Des coûts d hydrogène qui chutent de 70% d ici 2025 (sans prise en compte de taxes)

12 II- L hydrogène L hydrogène : la sécurité Quelques propriétés de l hydrogène qui justifient une réglementation spécifique. Un gaz très léger, qui diffuse rapidement dans l air. Une large plage d inflammabilité (4-75 % dans l air). Une faible énergie d inflammation. Une flamme pratiquement invisible dans le jour. Mais une mise en œuvre maitrisée au niveau industriel (hydrocraquage en raffinage, industrie du verre). Les précautions à prendre et les dispositifs à mettre en place pour une utilisation grand public doivent s appuyer sur la modélisation du comportement de l hydrogène dans ces conditions à risque avec une attention particulière pour les milieux confinés. Comparaison véhicule à essence et véhicule à hydrogène

13 II- L hydrogène Exemple de production d hydrogène à partir d éolien : Enertrag en Allemagne Trois éoliennes de 2,3 MW de puissance nominale unitaire, produisent de l énergie électrique utilisée en partie pour produire de l hydrogène. Ce vecteur énergétique, sans CO2, est stocké et, en complément du biogaz, peut ensuite être transformé en électricité et en chaleur en cas de pic de consommation. Centrale hybride L hydrogène offre par ailleurs une solution de mobilité sans CO2 dans des stations service TOTAL à Berlin et Hambourg, où des véhicules Opel avec pile à combustible sont testés depuis 2008.

14 II- L hydrogène L existant dans le terrestre. Toyota, Opel annoncent une commercialisation dès 2015 avec des prix attractifs pour Projet CHIC : 26 bus en tests dans des transports publics dans 5 villes européennes. Scooter Tondeuse Camion de 7,5 Tonnes

15 II- L hydrogène Les infrastructures de distribution d hydrogène 212 stations dont 22 ouvertes en 2011 Station de distribution d hydrogène

16 III- Au niveau maritime Quelques applications maritimes Frauscher 600 Riviera HP (2009) Les chantiers autrichiens Frauscher ont présenté la vedette 600 RivieraHP. Pile à combustible (Fronius) 11 kw. 28 kg d hydrogène embarqué. Elding (avril 2008) Icelandic Hydrogen a procédé, dans le port de Reykjavik, au lancement d un bateau équipé d une pile à combustible en APU (projet européen SMART-H2). Undine (juin 2010) La société finlandaise Wärtsilä a équipé le navire de transport de voitures Undine (compagnie suédoise Wallenius), de son système à pile SOFC WFC20 (Topsoe Fuel Cell), d une puissance de 20 kwe (APU). projet européen METHAPU (FP6). Les prochaines étapes annoncées sont l équipement de navires avec des piles de 50 et 250 kwe.

17 III- Au niveau maritime Quelques projets lancés Les chantiers américains Hornblower Cruises & Events lancent un navire à propulsion hybride: 600 passagers, puissance CV, 2 PAC de 33 kw. Utilisation : visite de la statue de la Liberté et de l île Ellis. Des navires hybrides hydrogène/ pile à combustible pour la Garde côtière canadienne (septembre 2012) Commande pour 2015 de 3 navires hauturiers. Système de propulsion : hybride piles à combustible/dieselélectrique. Scandlines - Ferries à hydrogène (août 2012) Commande de 4 nouveaux ferries alimentés par des piles à combustible. Opérationnels dès Nombre de passagers: L hydrogène nécessaire à l alimentation des piles à combustible sera fabriqué à partir de parcs éoliens.

18 III- Au niveau maritime Une application fluviale en exploitation depuis 2088 à Hambourg Le ZemSHIP : bateau à passagers.

19 III- Au niveau maritime Réglementations Pas de réglementation en France : l ADEME a missionné la Mission Hydrogène pour entamer une réflexion sur le sujet réglementation dans les applications maritimes et fluviales. Trois notes de préconisations existent au niveau du Bureau Veritas, du Germanischer Lloyd et du DNV. Le Germanischer Lloyd a rédigé des recommandations pour l utilisation des piles à combustible à bord de bateaux (2003). Le Bureau Veritas a rédigé des recommandations pour l utilisation des piles à combustible à bord de bateaux commerciaux (2009 ). Le DNV a rédigé un document sur les piles à combustibles appliquées aux transports maritimes. Le projet FellowSHIP a permis de franchir d'importantes étapes vers un avenir pour les piles à combustible à bord des navires. (2012).

20 IV- Les projets de la MH2 Le projet SHyPER : SHyPER : Système Hydrogène pour une Pêche Ecologiquement Responsable : projet porté par la Mission Hydrogène et financé par la Direction des Pêches Maritimes et de l Aquaculture (DPMA). Objectif : étude de la transférabilité de flottilles de pêche à la propulsion hydrogène-pile à combustible. Les partenaires

21 IV- Les projets de la MH2 Une réflexion sur une filière énergétique globale pour la pêche. Électrolyseur : production d hydrogène Stockage hydrogène Production électricité Hydrogène : carburant des bateaux Distribution hydrogène Une démarche anticipant les futures réglementations liées à l environnement («zéro émission») Une volonté de label «vert»

22 IV- Les projets de la MH2 Les bateaux cibles : 22 types de comportements énergétiques (conso/marée) ont été identifiés parmi les différentes pratiques de pêche en métropole Cette analyse a permis de présélectionner les navires cibles permettant a priori, selon les profils d exploitation (énergie/autonomie/stockage), l intégration du système hydrogène pile à combustible.

23 IV- Les projets de la MH2 Pour ces navires cibles une analyse de la consommation énergétique et des profils de puissance lors des marées a été effectuée, ce qui a permis de développer des modèles numériques de dimensionnement.

24 IV- Les projets de la MH2 Faisabilité intégration du système de propulsion hydrogène-pile à combustible. La faisabilité d intégration du système énergétique a été prouvée à travers des études d architecture des navires cibles : la longueur de ces navires doit être au minimum de 12 m.

25 IV- Les projets de la MH2 Le bateau cible : FILHyPyNE Un navire de 12 mètres polyvalent arts dormants 3 marins embarqués Des marées à la journée 240 jours de pêche à l année Un CA d environ 360 K Moteur électrique : 200 kw. Pile à combustible : 210 kw. Batteries électriques : 124 kwh. Hydrogène : 120 kg : marée de 3 jours. Principe de fonctionnement du système de propulsion hybride hydrogène-électricité Projet labellisé par le Pôle EMC2 et le Pôle Mer Bretagne

26 IV- Les projets de la MH2 Comparaison investissement H2 - thermique Au niveau économique Baisse des coûts d exploitation de 11% sur 15 ans d exploitation dontunebaissede63% duposteénergie dontunebaissede22 %duposteentretien et réparation Conditions technologiques valorisables dans le cadre d une démarche de certification Au niveau social Conditions de rémunération plus attractives compte tenu de la baisse des frais communs. Au niveau financier Surcoûts d investissement(+43%) susceptibles de diminuer Un Taux de Rentabilité Interne d un investissement bateau H2 supérieur à celui d un navire thermique dès 2016 Dès 2016, il y aurait un intérêt technico-économique à la technologie hydrogène pile à combustible pour les navires de pêche.

27 IV- Les projets de la MH2 NavHybus Projet financé dans le cadre de l Appel à Proposition TITEC : «Transfert pré-industriel et Tests En Conditions réelles», lancé par l ADEME. Objectif Concevoir et construire un bateau fluvial propulsé par deux moteurs électriques alimentés par un système hydrogène - pile à combustible. Cette navette sera exploitée par la SEMITAN pendant 18 mois afin de valider les performances technico-économiques de ce type de propulsion. Navette proposée par Ruban Bleu Les partenaires : Nom porteur Mission Hydrogène Noms Partenaires Bureau Veritas Institut de l Homme et de la Technologie : IHT MATIS Group Ruban Bleu SEMITAN SHIPSTUDIO Statut : Projet labellisé par le pôle EMC2. Projet de 1,8 M sur 42 mois. Projet sélectionné et cofinancé par l ADEME et la Région : début de projet : janvier 2013.

28 Conclusion Conclusion L hydrogène est aujourd hui un produit industriel qui va jouer un rôle croissant dans l élaboration des carburants. L émergence de la technologie est fixée par les professionnels entre 2015 et 2020 avec pour objectif pour l automobile d être à des prix identiques à l accession dès A plus long terme, dans un contexte de développement indispensable des énergies non carbonées et de croissance importante de la demande en carburants, l hydrogène est disponible avec les technologies requises, comme carburant de substitution capable d assurer une mobilité comparable à celle offerte aujourd hui par des carburants pétroliers mais sans les émissions de CO2 associées. «Oui, mes amis, je crois que l'eau sera employée un jour comme combustible, que l'hydrogène et l'oxygène qui la composent, utilisés ensemble ou séparément, fourniront une source inépuisable de chaleur et de lumière, et d'une intensité que la houille ne saurait avoir. Ainsi donc, rien à craindre... L'eau est le charbon de l'avenir.» Cyrius Smith (Jules Verne, L'île mystérieuse, 1873)