L’électrolyseur PEM : un grand pas pour l’hydrogène bas carbone

Publié le 25 février 2021

4 minutes

Air Liquide a récemment finalisé la construction du plus grand électrolyseur PEM (Membrane Échangeuse de Protons) au monde, doté de la technologie CUMMINS, qui marque une étape majeure dans l’engagement d’Air Liquide en faveur de la production d’hydrogène bas carbone à l’échelle industrielle. Pourquoi est-ce une étape clé ? Voici toutes les réponses à vos questions (et plus encore…).

En 2020, l'économie de l’énergie hydrogène a franchi une étape décisive. Cette année a été marquée par une prise de conscience exceptionnelle de l'intérêt que représente l'hydrogène pour réussir la transition vers une société bas carbone.

Plus de 15 pays d’Europe, d’Asie et d’Amérique du Nord ont intégré l’hydrogène dans leurs stratégies nationales avec des plans de relance significatifs. Pour produire cet hydrogène avec une empreinte carbone minimale, l’une des solutions consiste à séparer la molécule d’eau (H2O) en ayant recours à de l’électricité d’origine renouvelable : c’est là qu’intervient le processus d’électrolyse de l’eau.

Cette technologie est simple et connue depuis longtemps, mais ses coûts sont longtemps restés élevés, ralentissant son adoption, et par là même son développement. L’essor des énergies renouvelables et la baisse du prix de revient qui l’accompagne modifie la donne :  cela ouvre la voie au déploiement de l’électrolyse pour la production d’hydrogène bas carbone à l’échelle industrielle. Avec une production journalière de 8,2 tonnes le nouveau site Air Liquide de Bécancour (Canada) en est la démonstration. 

Détaillons 4 points qui font de sa mise en service une étape majeure :

1. Il démontre la viabilité du passage à l’échelle industrielle de cette technologie PEM

La technologie PEM (Membrane Échangeuse de Protons) est particulièrement intéressante pour la production d’hydrogène bas carbone car son fonctionnement s’adapte mieux aux fluctuations d’énergie disponible - et donc à la nature intermittente des énergies renouvelables - que d’autres technologies. 

L’un des obstacles fréquents au déploiement de nouvelles technologies réside dans la capacité à répliquer un modèle expérimental sur une production à grande échelle. C’était l’un des défis auxquels faisait face cette technologie PEM. Grâce à ce site inauguré au Québec, Air Liquide démontre qu’elle peut être déployée à grande échelle, et que la puissance de chaque site peut aisément être adaptée aux ressources locales. En effet, la puissance de 20 MW de l’installation de Bécancour repose sur l’addition de 4 unités distinctes de 5 MW chacune. C’est la raison pour laquelle il est techniquement possible d’augmenter la capacité de production d’un site en y ajoutant des électrolyseurs complémentaires.

Air Liquide et Siemens Energy s’associent pour développer des électrolyseurs de grande capacité

Air Liquide et Siemens Energy ont annoncé le 8 février 2021 la signature d’un protocole d’accord visant à unir leurs expertises dans la technologie de l’électrolyse à Membrane Échangeuse de Protons (PEM). Les deux entreprises ont pour objectif de collaborer sur les principaux domaines suivants :

  • co-création de projets à grande échelle dans la filière hydrogène en collaboration avec des clients,
  • production industrielle d’électrolyseurs en Europe, notamment en Allemagne et en France,
  • Recherche et Développement pour mettre au point ensemble la prochaine génération d’électrolyseurs.

Avec cette coopération, Air Liquide et Siemens Energy vont renforcer leurs compétences clés, favorisant l’émergence d’une économie de l’hydrogène produit de façon durable en Europe et vont créer, avec d’autres partenaires, un écosystème européen pour les technologies de l’hydrogène et de l’électrolyse.

2. Il illustre le savoir-faire et l’agilité d’Air Liquide dans ce domaine

Air Liquide a pris des engagements forts pour le développement de l’hydrogène bas carbone : l’hydrogène qu’il produit pour le marché de la mobilité sera bas carbone à l’horizon 2030. La capacité du Groupe à déployer rapidement les solutions de production correspondantes est donc clé.

Alors qu’il s’agissait d’une première mondiale pour un électrolyseur PEM de cette taille et dans un contexte de crise sanitaire qui a ralenti la conduite des projets dans de très nombreux secteurs, la construction du site de Bécancour s’est faite en moins de deux ans, grâce à la maîtrise technique d’Air Liquide.

3. Il prouve la pertinence des “écosystèmes locaux” de l’hydrogène

Pour que l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau soit bas carbone, il faut que la source d’énergie utilisée par le processus soit elle-même bas carbone. De même, pour optimiser l’empreinte carbone globale, il est important que l’hydrogène soit utilisé dans une zone proche de son lieu de production. D’où l’importance de s’appuyer sur un écosystème local de l’hydrogène en amont et en aval, ce qui est le cas à Bécancour :

  • Pour alimenter ses électrolyseurs en énergie, le site bénéficie d’une électricité renouvelable abondante, d’origine hydraulique, produite par Hydro-Québec.
  • En termes de débouchés, il bénéficie de la proximité du marché en plein essor de la mobilité hydrogène dans le nord-est du continent américain.

4. Il permet l’expérimentation des prochaines générations d’électrolyseurs

En complément des quatre électrolyseurs qui assurent la production de l’hydrogène, le site de Bécancour comprend un banc d’essai pour les prochaines versions d’électrolyseurs en cours de développement. La technologie PEM étant plus récente, cela va permettre au groupe Air Liquide d’évaluer la performance des prochaines générations de ces équipements dans des conditions réelles, et ainsi de continuer à optimiser ses technologies de production. À ce titre, le site de Bécancour est d’ailleurs devenu une antenne du Campus Innovation Delaware du Groupe.

Si vous avez envie d’en savoir plus sur la production d’hydrogène bas carbone, découvrez cette vidéo de Scilabus, développée en collaboration avec Air Liquide.

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