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Le projet H2Ref livre une station hydrogène low cost grâce à des accumulateurs à vessie en fibres de carbone

Xavier Boivinet
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Le projet H2Ref livre une station hydrogène low cost grâce à des accumulateurs à vessie en fibres de carbone

Les seize accumulateurs à vessie de la station H2Ref sont composés d'un corps en fibres de carbone contenant une vessie en élastomère.

© Youtube / H2REF

Les acteurs du projet H2Ref ont présenté, le 27 février, les conclusions de plus de quatre ans de travaux sur une station de recharge hydrogène innovante. Les fonctions de compression et de stock tampon y sont regroupées au sein d’un accumulateur à vessie en fibres de carbone. De quoi baisser les coûts d’investissement de 40 % et alléger la consommation d’énergie, selon les partenaires.

Démarré en septembre 2015, le projet H2Ref a livré ses conclusions le 27 février. Il visait à développer une station de recharge innovante pour véhicules à hydrogène. « Le concept est techniquement validé et nous avons aujourd’hui un prototype à l'échelle 1 au niveau TRL 5 qui fonctionne comme prévu », résume Frédéric Barth, président du cabinet d’expertise dans les applications hydrogène H2Nova.

Avec le Cetim à la coordination, le consortium a réuni quatre acteurs européens en plus d’H2Nova : Hexagon, Haskel, CCS et LBST. L’Université Technologique de Compiègne (UTC) est également impliqué en tant que sous-traitant du Cetim. Le projet s’inscrit dans le cadre de la deuxième phase de l’initiative européenne « piles à combustibles (PAC) et hydrogène » (Fuel Cell & Hydrogen Joint Undertaking – FCH JU 2). Sur un budget total de 6,5 millions d’euros, il est financé à hauteur de 6 millions par le FCH JU.

Compression et stock tampon

Alors qu’une station de recharge pour véhicule hydrogène est généralement composée d’un compresseur pour faire monter la pression de l’hydrogène et d’un réservoir tampon pour l’accumuler et le stocker avant de ravitailler des véhicules, H2Ref a rassemblé les deux. « On comprime en même temps qu'on ravitaille grâce à des récipients sous pression, souligne M. Barth. Au-delà de la possibilité de réaliser deux fonctions avec le même composant, l'avantage principal est que nous nous appuyons exclusivement sur de l'hydraulique classique pour faire la compression. Ce sont des technologies largement éprouvées. »

Selon les partenaires du projet, un tel système réduirait les coûts d’investissement de 40 % par rapport à une station de recharge à hydrogène de référence : « Nous ne pouvons pas encore l’observer avec notre prototype mais les études économiques que nous avons menées le montrent », précise M. Barth.

Accumulateurs à 900 bars

De plus, une baisse de la consommation d'énergie est également possible grâce à une meilleure exploitation de la pression du stock, explique-t-il : « Aujourd'hui, les compresseurs sont conçus pour une certaine pression en entrée. Si celle-ci est trop élevée, il faut la réduire avant de recomprimer. Cela génère une perte. De notre côté, nous exploitons pleinement la pression du stock. »

Les récipients qui compriment et stockent en même temps sont des accumulateurs à vessie développés spécialement pour H2Ref par Hexagon. « C’est une première mondiale », affirme M. Barth. Leur particularité : leur corps est en fibres de carbone et ils sont conçus pour fonctionner avec de l’hydrogène et des pressions allant jusqu’à 900 bars.

Les atouts de la fibre de carbone

« Les accumulateurs à vessie existent dans l’industrie mais ils sont généralement en acier, ce qui limite les tailles et les diamètres disponibles dans la mesure où les outillages nécessaires sont lourds, ajoute-t-il. De plus, ils sont plutôt conçus pour des pressions de 200 bars. » La fibre de carbone permet selon lui de repousser les limites de pression et de taille : « Le procédé de fabrication consiste à l’enrouler autour d’une pièce en plastique qui peut être de n’importe quelle taille. »

Le prototype d’H2Ref combine seize accumulateurs à vessie. Schématiquement, ceux-ci peuvent être vus comme des ballons de baudruche insérés dans des récipients rigides. L’hydrogène est injecté dans la vessie qui se déforme jusqu’aux contours du récipient. Entre ces contours et la vessie, de l’huile est injectée pour faire monter la pression. Par des mouvements d’injection d’hydrogène et d’huile, la pression peut monter jusqu’à 900 bars dans certains réservoirs (voir vidéo ci-dessus).

Vers un démonstrateur opérationnel

Depuis les réservoirs à 900 bars, il est possible d’alimenter ceux de véhicules dont la charge nominale est de 700 bars à 15°C. Avoir une réserve à 900 bars permet de pallier la montée en température qui se produit lors de la recharge du véhicule, précise M. Barth : « En fin de ravitaillement, la température de l’hydrogène dans le réservoir du véhicule peut monter à 85°C. Il faut donc être capable de monter à 875 bars pour avoir 700 bars lorsque la température redescend à 15°C. »

Pour la suite, les partenaires du projet sont à la recherche de financements avant d’entamer la prochaine étape : optimiser le fonctionnement du système, obtenir plus de retour d'expérience et surtout passer au TRL 7 avec un démonstrateur en conditions opérationnelles. Quant à la date à laquelle des stations de recharge issue d’H2Ref pourraient être déployées : « D'ici trois ans, nous pourrions avoir une visibilité sur une offre commerciale », conclut M. Barth.

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