Le stockage d énergie Mardi 7 juin 2011 Avec le soutien de Mc Phy Energy Adamo SCRENCI La Motte-Fanjas Solutions de stockage de l hydrogène grande capacité Avec le soutien de 1
L hydrogène un fuel parfait difficile à stocker H 2 offre un excellent rapport énergétique par kg : 33kWh/kg Sa faible masse volumique requiert du stockage haute pression (ou liquide) problèmes de sécurité et des pertes énergétiques associées. Volume density (kgh 2 /m 3 ) Liquid H 2 70 H 2 gas (700 bar) 42 MgH 2 106 Les hydrures métalliques fournissent une plus grande densité volumique que l H2 comprimé ou liquide McPhy a choisi l hydrure de Magnésium (MgH 2 ) pour le stockage massif (abondant, économique et facile à utiliser) La proposition McPhy Energy concevoir, produire et vendre des stockages H 2 sûrs pour : Le stockage des énergies renouvelables, long terme, production d H 2 vert, Lien entre électricité et H 2 (voire gaz naturel) Production et stockage on site H 2, H 2 vert Améliore la sécurité, et l empreinte CO 2 2
Les solutions modulaires McPhy Disques modulaires standards Capsule modulaire standard Container MCP 43g ou 0.5m 3 de H 2 Procédé métallurgique 100 disques Matériau à Changement de Phase Procédé métallurgique Alliage Magnésium zinc 4 Kg de H 2 2 versions avec des cinétiques différentes Système de stockage stationnaire autonome > 70 kg H 2 2,3 MWh Container MGH Système de stockage stationnaire Echangeur externe de chaleur 70O kg H 2 23 MWh Vers un développement des énergies renouvelables Le développement des énergies renouvelables (ENR) est en pleine expansion : En Europe, pour atteindre l objectif de 20% à l horizon 2020 Dans le reste du monde, selon les accords du protocole de Kyoto et autres accords nationaux Ces énergies sont : Intermittentes Diffuses Afin d optimiser leur intégration dans les réseaux énergétiques actuels : le réseau électrique va devoir recourir au stockage lorsque la production ne sera pas en phase avec la consommation les producteurs électriques devront trouver des alternatives de valorisation avec la sortie progressive des tarifs d achat Objectif de production d ENR en Europe RENEWABLES 2007 GLOBAL STATUS REPORT - 2007 L hydrogène permet de répondre à ces besoins en offrant une alternative de valorisation des ENR sous forme d hydrogène 3
L hydrogène et les autres technologies de stockage d énergie La voie hydrogène est compétitive en particulier par rapport aux batteries selon l étude du National Renewable Energy Laboratory (NREL) Exemple : Etude comparative pour de l effacement de pointe - capacité de stockage 300 MWh, charge sur 18h et décharge à 50 MW sur 6 heures chaque jour de la semaine Source: NREL, D. Steward, G. Saur, M. Penev, T. Ramsden, «Life Cycle Cost analysis of hydrogen versus other technologies for electrical energy storage», NREL/TP-560-46719, Novembre 2009 Le consensus actuel est que la viabilité économique des stockages purement électriques n est pas démontrée. L hydrogène permet de rendre ce service au réseau électrique tout en trouvant sa rentabilité économique dans la valorisation d hydrogène produit à partir de sources renouvelables L hydrogène et les ENR Comment optimiser la valorisation des ENR, en arbitrant entre la vente d électricité et la vente d hydrogène produite par électrolyse de l eau Rendement batterie ~ 0,8 Valorisation du kwh électrique, en direct ou avec des batteries, à prix moyen compris entre 55 (base) et 75 /MWh (pointe) Marché électricité Source ENR Rendement électrolyse ~ 0,7 Electrolyse Stockage Marché Hydrogène Marchand Valorisation de la molécule d hydrogène à 10 /kg (ou plus) Soit une valorisation de son équivalent électrique à 200 /MWh 4
La technologie McPhy crée une rupture technologique dans la chaîne de valeur et permet la production d hydrogène peu carboné aux points d utilisation Production Stockage Utilisation Reformage du gaz naturel et autre procédés 95% de la production Mondiale > 10 t CO 2 /t H 2 Electrolyse 5% aujourd hui > 70% rendement CO 2 = électricité utilisée Sous-pression: Cylindres/Remorques Forte emprunte CO 2 Logistique lourde Gaspillage d énergie Cryogénique Moins efficace et encore plus difficile à stocker que souspression Marché de niche Pipe line Infrastructure lourde et coûteuse Réseaux limités Forme solide Nouvelle technologie Ammoniac Raffineries Méthanol Hydrogène Marchand Hydrogène Energie Principaux utilisateurs > 90 % du marché Marché émergeant Etude de cas : Valorisation ENR sous forme d Hydrogène industriel Principe : Valoriser les ENR sous forme d hydrogène produit au moyen d un électrolyseur Pour assurer la rentabilité de l installation, l électrolyseur est alimenté en permanence, par arbitrage entre la source ENR et le réseau Hypothèses : Nb Heures de fonctionnement de l électrolyseur : 8600 (dont 2000 h en utilisant de l électricité du réseau période étiage / crue / maintenance) Investissements du producteur d ENR : 400 000 Investissements du distributeur H 2 : 760 000 Coût de l énergie : gaz = 0,04 /kwh électricité = 0,085 /kwh Résultats : TRI 10 ans : 14% 5
Etude de cas : production on site Hypothèses : client industriel Electrolyseur : 15m 3 /h = 120 000m 3 /an Back-up 3 jours Fluctuations procédé: 20% H 2 stocké Stockage McPhy MGH : 80kg CAPEX: Electrolyser: Stockage McPhy BOP TOTAL: OPEX (annuel): Coûts de maintenance Coût électricité (55 /MWh) Prix aujourd hui 230 000 365 000 145 000 740 000 8 000 53 500 Prix visés 115 000 121 000 145 000 381 000 8 000 53 500 Débits H 2 : débit moyen : 15m 3 /h débit maximum : 30m 3 /h Retour sur investissement (10 ans) : 12% Prix H 2 : Aujourd hui 1,21 /m 3, Prix ciblé < 2015 0,77 /m 3 TOTAL: 61 500 61 500 Etude de cas : station H 2 Actuellement dans les stations Hydrogène Stockage liquide Stockage gazeux - 253 C 300 bars Solution McPhy Basse pression < 10 bar 6
McPhy Energy aujourd hui Créée en janvier 2008, 30 employés permanents Ball Mills Hall La première ligne de production d une capacité initiale de 100 kg/jour de MgH 2 Hydrogenation Reactor 3 systèmes préindustriels (1kg H 2 ) livrés (CNRS et CEA), un 4 ème de 15 Kg H 2. Lancement commercial, aujourd hui pour les applications stationnaires, avec 2 commandes (ENEL, énergéticien européen de premier rang et un IWATANI leader Japonais de l H 2 ) Solide Portefeuille de brevets (licence exclusive de la part du CNRS) Support d investisseurs de premier rang 13 Dosing Mixing - Press McPhy s Lab Remerciements La CCI Nice Côte d Azur et Cleantuesday Côte d Azur remercient Team Côte d Azur, L ADEME et la Région et Veolia Environnement, partenaire national de Cleantuesday. Nous vous souhaitons un agréable Networking Avec le soutien de 7