Hydrogène vert - Hydrogène renouvelable
APPLICATION
Orifices de restriction utilisés pour dépressurisation du système en cas de défaillance sur une unité de production, de stockage et d'utilisation de dihydrogène renouvelable.
Les plus :
Solution et design personnalisés
Fabrication, montage et assemblage en France
Savoir-faire dans la sélection des matériaux appropriés pour le fonctionnement en conditions hydrogène forte pression (210 barg)
CONTEXTE
Il s'agit de développer en France le premier démonstrateur "Energie renouvelable x H2 x énergie électrique" à l'échelle industrielle au monde avec une turbine à hydrogène avancée.
La production et le stockage de dihydrogène vert à partir d'énergie renouvelable sont présentés comme un véritable levier pour accélérer la décarbonation des industries.
Dans ce cadre, ce projet porté par un collectif de partenaires et financé par l'Union Européenne a pour but de démontrer que l'hydrogène renouvelable peut être stocké pour ensuite être utilisé pour alimenter une turbine industrielle.
Alimenté sur la base d'énergies renouvelables excédentaires, un électrolyseur de 1 MW permet de produire l'hydrogène directement sur place pour ensuite alimenter la turbine.
Fig 1 : schéma de production de stockage et de consommation d'hydrogène
© hyflexpower
Le production d'hydrogène par électrolyse de l'eau se fait sans émission d'éléments carbonés. L'électrolyseur décompose l'eau selon la formule suivante :
2H2O -> 02 + 2H2
L'énergie nécessaire à cette décomposition est apportée par une source d'énergie renouvelable.
L'hydrogène gazeux obtenu est ensuite comprimé à haute pression avant d'être purifié et stocké.
Puis, il est utilisé sur place pour faire fonctionner une turbine à gaz naturel utilisant un mélange gazeux qui peut contenir jusqu'à 100% de dihydrogène. L'électricté verte ainsi produite peut être utilisée pour les besoins de l'industrie qui accueille cette unité de production.
On comprend ainsi que l'électrolyseur et la turbine spécialement adaptée pour focntionner au dihydrogène sont de véritables atouts pour convertir une énergie intermittente issue de sources renouvelables en énergie stockable, décarbonée et utilisable à la demande.
Aujourd'hui très minoritaire*, cette technique est pourtant particulièrement intéressante dans le cadre de la transition énergétique, dès lors que l'élecyricité employée est renouvelable.
* par opposition aux techniques conventionnelles de production de dihydrogène telles que le vaporeformage ou encore la gazéification du charbon de bois.
SOLUTION
Deltafluid fournit les orifices de restriction multi-étagés installés au niveau des lignes de production et de stockage pour assurer la dépressurisation du système en cas de défaillance.
Calculés pour passer de conditions de hautes pressions (210 barg) à la pression atmosphérique, plusieurs étages ont été nécessaires afin d'atteindre la chute de pression souhaitée dans des conditions optimales (en évitant les conditions de vistesse sonique ou choked flow qui pourraient venir endommager les éléments métalliques).
La photo ci-dessous présente un orifice de restriction à 13 étages avec augmentation du diamètre sur les 2 derniers étages pour accroitre la possibilité de réduction de pression en limitant la vistesse d'écoulement.
Matériaux
Les matériaux utilisés pour concevoir et fabriquer ces appareils destinés à recevoir de l'hydrogène haute pression doivent être sélectionnés selon des caractéristiques précises notamment en terme de taille des grains par exemple.
Nos experts ont été particulièrement exigeants avec les fournisseurs de matière pour satisfaire ces spécifications particulières.
CND
Des tests hydrostatiques ont été menés sur ces appareils (voir ci-dessous) ainsi que des contrôles radio et ressuage sur 100% des soudures pour s'assurer de l'absence de défauts.
En effet, ces appareils entrant dans la catégorie III module G de la directive des équipements sous pression DESP 2014/68/UE, ces contrôles étaient nécessaires ainsi que la notification d'un organisme indépendant pour la vérification de la conception et de la fabrication (dimensionnel & CND).
Le dihydrogène étant particulièrement sujet aux fuites car léger et de faible diamètre, les contrôles des soudures doivent être réalisés avec la plus grande attention.
Fig 2 : Orifice de restriction 13 étages / test hydrostatique / vue de l'intérieur des orifices