50% d’hydrogène dans nos brûleurs : c’est possible

L’hydrogène, cet élément chimique aux multiples potentiels, suscite un intérêt croissant dans le cadre de la transition énergétique. Au-delà de son utilisation pour la production d’électricité, les chercheurs explorent désormais son potentiel dans d’autres domaines, notamment celui de la combustion.

Laurent Selle, directeur de recherche CNRS à l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), se penche sur cette question depuis plusieurs années, en collaborant avec une entreprise montpelliéraine pour développer des brûleurs hybrides mélangeant gaz de ville et hydrogène.

Un choix audacieux pour un chercheur engagé

Laurent Selle, ingénieur de formation, a décidé de réorienter ses recherches vers l’hydrogène en 2017, après avoir pris conscience de l’urgence climatique. Spécialiste des instabilités de combustion, il a choisi de se concentrer sur ce vecteur énergétique prometteur pour répondre aux besoins d’une transition vers une économie bas carbone.

Cette décision l’a amené à collaborer avec l’entreprise Bulane, spécialisée dans la production de postes de soudure et de brasure à base d’hydrogène. L’entreprise cherchait alors à approfondir ses connaissances sur la combustion de l’hydrogène pour accélérer le développement de ses innovations.

L’hybridation des brûleurs : un défi technique et scientifique

Les recherches menées par Laurent Selle et l’entreprise Bulane se sont concentrées sur l’hybridation de brûleurs de chaudières à gaz. L’objectif était de déterminer s’il était possible d’introduire une quantité donnée d’hydrogène dans un brûleur disponible sur le marché, en complément du gaz de ville, principalement composé de méthane.

Cette hybridation présente plusieurs défis, notamment en raison des nombreux capteurs et dispositifs de sécurité présents dans les brûleurs commercialisés. Pour relever ce défi, un ingénieur de Bulane a été recruté et hébergé à l’IMFT pendant un an, puis une thèse co-financée par l’entreprise et la Région Occitanie a été lancée sous la direction de Laurent Selle.

Des résultats encourageants, mais des contraintes à surmonter

Les recherches menées à l’IMFT ont démontré qu’il était possible d’introduire jusqu’à 50% d’hydrogène en volume dans un brûleur de chaudière, sans modifier son architecture. Ces résultats ouvrent la voie à l’hybridation des chaudières au gaz qui équipent 12 millions de foyers en France.

Cependant, plusieurs contraintes doivent encore être surmontées. Les réglementations actuelles sur les infrastructures gazières ne sont pas adaptées à l’introduction d’un volume important d’hydrogène. De plus, la combustion de l’hydrogène peut entraîner la production d’oxydes d’azote, des polluants néfastes pour la santé et l’environnement. Il est donc primordial de limiter leur production en maîtrisant la température de combustion.

Comme l’explique Laurent Selle : « Il existe toujours une manière de régler une machine existante pour qu’elle puisse brûler beaucoup d’hydrogène. Et il existe aussi une façon de la régler pour que ça ne pollue pas. »

Vers de nouvelles perspectives de recherche

La collaboration entre l’IMFT et Bulane ouvre la voie à de nouvelles perspectives de recherche. Laurent Selle souligne que la combustion de l’hydrogène à haute pression, comme dans les turbines aéronautiques ou pour la production d’électricité, soulève de nombreuses questions scientifiques.

Ces problématiques seront au cœur du projet «Hydrogen under pressure» (HYROPE), co-porté par Laurent Selle et financé par le Conseil européen de la recherche à hauteur de 12 millions d’euros sur les six prochaines années. Ce projet témoigne de l’intérêt croissant pour l’hydrogène et de son potentiel dans la transition énergétique.

Src / CNRS

Légende illustration : Banc de combustion dans un brûleur poreux. © Enrique Flores Montoya