Demi journée sur l’hydrogènePalais du Luxembourg

19 décembre 2011

Daniel Clément

Directeur scientifique adjoint

• La France depuis le Grenelle de l’environnement a consenti des efforts importants et a mandaté l’ADEME pour développer des technologies énergétiques « low carbon »:– Le fonds démonstrateur de recherche doté de 400 M€ (2008-2009)– Les investissements d’avenir (2,85 G€)

• Les feuilles de route stratégiques ont été un des principaux outils pour construire la programmation et définir les priorités pour la mise en oeuvre de ces budgets exceptionnels

Contexte

• Objectifs d’une Feuille de Route (FdR) :– S’accorder sur les enjeux– Participer à la création de visions partagées– Identifier des priorités de R&D et des besoins en terme de

démonstration

• Méthode– Travail de concertation : 30 experts et acteurs du domaine

regroupés au sein de la plate-forme HyPaC (chercheurs, industriels, PME, collectivités)

– Publication avril 2011

• Un exercice FdR H2 et PAC parmi plus de 20 autres …

Les feuilles de route stratégiques

Plan d’une feuille de route

• Champ thématique• Les enjeux• Paramètres clés• Visions 2050• Verrous et leviers• Visions et objectifs 2020• Priorités R&D et besoins démonstrateurs

Champ thématique

• Objets de la FdR : Hydrogène – énergie et Piles à combustible

• Technologies liées et indépendantes• L’hydrogène industriel : filière connexe • Applications visées :

– Stationnaires (bâtiment, industrie, réseaux)– Mobiles (GNV, véhicules PàC seule ou hybridée)– de niche ou précoces (alimentations nomades, secours,

manutention…)

Cinq enjeux énergétiques et environnementaux (les 2 premiers)

• Contribuer à préserver les ressources en favorisant la valorisation des EnR

Moyen de stockage, de transport, de distribution et d’utilisation des énergies renouvelables diffuses et intermittentes

• Participer à la réduction des émissions CO2 dans les usages diffus

les bénéfices dépendent de l’efficacité de l’ensemble de la chaîne H2

• Accompagner l’évolution des réseaux énergétiquesGestion des intermittences électriques, interconnexions réseaux électrique et gaz

• Réduire les nuisances liées aux usages énergétiques en milieu urbain

Véhicules sans émissions de particules, de NOx de COV

• Contribuer à l’amélioration de l’efficacité énergétique dans le domaine des bâtiments

Production d’électricité décentralisée à haut rendement par les piles

Cinq enjeux énergétiques et environnementaux (les 3 suivants)

Paramètres clés (1/2)

• Type de production de l’hydrogène : centralisée vs décentralisée– Centralisée : Vaporéformage + CSCV ; électrolyse

adossée sites de production massive d’électricité (nucléaire, parc éolien) ; gazéification biomasse, décomposition thermochimique de l’eau …

– Décentralisée : électrolyse connectée réseau ou EnR, gazéification biomasse, vaporéformage du biogaz, décomposition photochimique de l’eau …

• Type d’usages de l’hydrogène : concentrés vs diffus

– Concentrés : raffinage des carburants, chimie, carburants de synthèse, biocarburants, sidérurgie, cogénération de forte puissance

– Diffus : micro et moyenne cogénération, véhicules terrestres, maritimes et fluviaux, applications nomades …

Paramètres clés (2/2)

Production centralisée d’H2

Production décentralisée

d’H2

Usages concentrés de l’H2

Usages diffus de l’H2

Vision 1

Hydrogène bas carbone pour l’industrie

Vision 2

Hydrogène renouvelable pour l’industrie

Vision 3

Hydrogène bas carbone en réseau national

Vision 4

Une économie locale de l’hydrogène renouvelable

maille le territoire

Production centralisée d’H2

Production décentralisée

d’H2

Usages concentrés de l’H2

Usages diffus de l’H2

Vision 1

Hydrogène bas carbone pour l’industrie

Vision 2

Hydrogène renouvelable pour l’industrie

Vision 3

Hydrogène bas carbone en réseau national

Vision 4

Une économie locale de l’hydrogène renouvelable

maille le territoire

Verrous et leviers (1/2)

• Verrous technico-économiques :– Optimisation des « briques technologiques »,

jusqu’aux produits industrialisables– PàC : intégration en systèmes, allongement de la

durée de vie, fiabilité.– Hydrogène : CSCV, électrolyse BT et HT, stockage

• Verrous socio-économiques :– Cadre réglementaire adapté– La « peur de l’hydrogène »

• Verrous économiques et industriels :– Croisement de compétences technologiques multiples

et/ou nouvelles– Phase de transition longue avant maturité pour l’H2,

risque industriel élevé

• Trois types leviers :– Soutien politique visible et durable– Leadership industriel affirmé– Adhésion sociétale : acceptabilité et appropriation

Verrous et leviers (2/2)

Point sur le volet réglementaire

1 – Brochure / état des lieux, sensibilisation des décideurs

2 – Travaux en cours / Rubrique ICPE 1415 et 1416

Applications transport• Régime de réception des véhicules routiers:

– Procédure actuelle : réception à titre isolé par le CNRV (Centre National de Réception des Véhicules)

– Depuis le 24 février 2010 : application du règlement européen 79/2009 établissant des règles pour la réception par type des véhicules à moteur fonctionnant à l’hydrogène

• Textes applicables aux stations services :– Rubriques ICPE 1434 et 1432– arrêté préfectoral d’autorisation + arrêté du 19/12/2008 si soumises à

autorisation– Arrêté du 19/12/2008 et/ou arrêté du 22/12/2008 si soumises à

déclaration– Réglementation relative aux cuves et canalisation– Réglementation concernant la récupération des COV– Selon les cas : Directive SEVESO II, rubriques ICPE 1415 et 1416

• Fluvial et maritime:– Convention SOLAS pour les navires de plus de 500 tonnes de jauge

brute : utilisation d’hydrogène à bord non autorisée– Directive européenne 2006/137/CE : utilisation des combustibles de

point éclair inférieur à 55°C proscrite

Applications stationnaires• Production d’hydrogène / rubrique ICPE 1415 relative à

la « fabrication de l’hydrogène »– régime d’autorisation dès la première molécule produite, adapté

aux installations de grande taille– étude d’impact, étude de danger– dérogation ou exemption d’autorisation possible ?

• Hors champ industriel : prototypes ou projets de recherche• Production d’hydrogène non commerciale puisque transformée

localement (alimentation d’une pile)

• Stockage et emploi de l’hydrogène / rubrique ICPE 1416– Au-dessus de 1 tonne d’H2 : régime d’autorisation– Entre 100 kg et 1 tonne d’H2 : régime de déclaration– En-dessous de 100 kg : pas de spécification

• Intégration des piles dans les bâtiments :– Directives ATEX relatives aux produits inflammables et explosifs

• Partenaires : INERIS, ALPHEA, ADEME• Objectif : proposer à la DGPR une révision de la rubrique ICPE

1415 relative à la « fabrication de l’hydrogène »– Définition d’un seuil (Nm3 ou kg / heure ?) distinguant régime de

déclaration et d’autorisation

– Introduction d’éventuelles mesures prescriptives relative à la sécurité (soupape, système de ventilation …)

• Tâche 1 : état de l’art des différentes technologies amenées à se diffuser dans les années à venir– PID (Process and Instrumentation Diagram) schéma tuyauterie,

pressions, températures débits, soupapes, pressions de rupture …

– Barrières de sécurité équipant les matériels (ventilation, détecteurs)

Travail en cours

• Tâche 2 : étude de risques sur des scénarios types– Fuites chroniques et accidentelles, constitution d’atmosphère explosive,

inflammation, propagation de flamme …

– Détermination de distance d’effets de surpression et/ou de rayonnement thermique

– Établissement d’objectifs de sûreté (volume explosif maximum, implantation des équipements, limite de détection de fuite …)

• Tâche 3 : benchmark sur la réglementation et les modalités d’implantation des équipements aux USA, Japon, Allemagne

Propositions de révision de la rubrique 1415, en cohérence avec la rubrique 1416 et le contexte de développement attendues des applications

Quelques recommandations pour faire évoluer le cadre réglementaire

• Un besoin de projets concrets, de démonstrateurs

• L’établissement de référentiels et normes est indispensable pour une approche réglementaire standardisée (vs le cas par cas)

• Un travail d’identification des contacts clés aux ministères et d’animation de groupes de travail thématiques

• Un pilotage au plan national : valoriser et exploiter le retour d’expérience et informer / former le réseau DRIRE-DREAL

Visions et objectifs 2020

Pilier 1 : convergence hydrogèneet énergies renouvelables

« l’hydrogène par les EnR,l’hydrogène pour les EnR »

Pilier 2 : électro-mobilité denouvelle génération

« l’élargissement des marchésdu véhicule électrique »

Pilier 3 : piles et hydrogène au service de la ville durable

« piles et hydrogène au cœur deséco-quartiers et des réseauxénergétiques intelligents »

Pilier 4 : hydrogène et piles,vecteurs de croissance

internationale

« Exporter les technologiesénergétiques de demain »

Pilier 5 : mesures transversales d’accompagnement de la filière

Pilier 1 : convergence hydrogèneet énergies renouvelables

« l’hydrogène par les EnR,l’hydrogène pour les EnR »

Pilier 2 : électro-mobilité denouvelle génération

« l’élargissement des marchésdu véhicule électrique »

Pilier 3 : piles et hydrogène au service de la ville durable

« piles et hydrogène au cœur deséco-quartiers et des réseauxénergétiques intelligents »

Pilier 4 : hydrogène et piles,vecteurs de croissance

internationale

« Exporter les technologiesénergétiques de demain »

Pilier 5 : mesures transversales d’accompagnement de la filière

Priorités R&Det besoins de démonstrateurs

Pilier 1Convergence H2 et EnR

R&D Production d’hydrogène (toutes filières)

Études technico-éco des systèmes et étude de la faisabilité du « smart grid »

Démonstration de valorisation d’H2 renouvelable, d’hydrogène fatal

Pilier 2Électromobilité nouvelle génération

R&D sur piles PEMFC, systèmes et stockage embarqué

Études technico-éco sur le déploiement d’une infrastructure H2 pour l’automobile1ère phase de démonstration sur flotte captive (2 à 5 villes)2nde phase de démonstration pré commerciale sur grandes flottes captives

Pilier 3PAC et H2 et ville durable

R&D sur les piles SOFC

Tests coordonnés systèmes stationnaires : micro et moyenne cogénération, stockage et génération d’H2 dans les bâtimentsDémonstration d’injection d’H2 dans les canalisations de gaz naturel10 à 15 chaînes complètes H2 renouvelable en boucles locales (production, distribution et usages)Démonstration du « smart energy grid » à l’échelle d’une ville ou d’un éco-quartierDéploiement de flottes de véhicules type Hythane®

Pilier 4H2 et PAC, croissance internationale

Démonstration de flottes de véhicules spéciaux hors route

Démonstration d’application secours et fourniture de courant pour sites isolés

Les suites …

• Un cadre pour les Investissements d’Avenir

• Un Appel à manifestation d’intérêt (AMI)H2-PAC lancé en avril 2011 (clos en fin août 2011)

• Un AMI dédié mobilité hydrogène lancé fin 2011-début 2012

• La possibilité de proposer des solutions H2-PAC dans d’autres AMI (chaîne de traction électrique, poids lourds…)

Merci de votre attention !

Merci de votre attention !

http://www.observ-h2.fr/