Ouverture du premier centre d’essai universitaire d’électrolyse H2 à l’échelle du mégawatt en Autriche

Philipp Jarke | Graz

Le nouveau centre d’essai d’électrolyse de l’hydrogène, situé sur le campus Inffeldgasse de l’université technique de Graz et destiné à développer et à tester les technologies de l’hydrogène à l’échelle industrielle, est unique en Autriche. S’étendant sur une zone d’essai de 250 mètres carrés, l’installation abrite des électrolyseurs d’une capacité totale de 1,6 à 2,5 mégawatts.

Un poste de transformation dédié assure un approvisionnement stable en électricité, ce qui permet aux chercheurs de simuler toute une série de scénarios d’approvisionnement. Cela est d’autant plus important que l’installation produit jusqu’à 50 kilogrammes d’hydrogène lorsqu’elle fonctionne à pleine capacité.

À une pression de 80 bars, l’hydrogène est transporté par un pipeline jusqu’à un réservoir de stockage de 18 mètres de haut d’une capacité de 190 kilogrammes (48 m³). De là, il est acheminé par une canalisation souterraine de 315 mètres vers plusieurs instituts du Campus Inffeldgasse, où il est disponible 24 heures sur 24 pour des projets de recherche. Les chercheurs utilisent l’hydrogène vert produit dans l’installation pour effectuer des essais réalistes sur des bancs d’essai nouveaux et élargis pour les grands moteurs, les turbines, les brûleurs d’hydrogène et les piles à combustible de la prochaine génération.

Le recteur de l’université technique de Graz, Horst Bischof, se réjouit de cet investissement tourné vers l’avenir : « Grâce à cette infrastructure de recherche de pointe, nous jetons les bases qui nous permettront de renforcer notre position en tant qu’« université de l’hydrogène » autrichienne de premier plan et de renommée internationale. L’université de Graz joue ainsi un rôle clé dans la mise en œuvre de la stratégie nationale en matière d’hydrogène. Fidèle à notre devise « Research with Impact », notre objectif est de travailler main dans la main avec l’industrie, la science et les entreprises pour développer la prochaine génération de technologies énergétiques respectueuses du climat ».

À l’été 2022, le gouvernement fédéral a alloué un financement de 17 millions d’EUR pour développer l’infrastructure de recherche sur l’hydrogène en Styrie : 7 millions d’EUR pour la Montanuniversität Leoben et 10 millions d’EUR pour la TU Graz. Sur ce montant, 4,5 millions d’EUR ont été directement investis dans le nouveau centre d’essai d’électrolyse H2, les 5,5 millions d’EUR restants étant affectés à un nouveau banc d’essai pour les piles à combustible, à l’extension des installations d’essai des brûleurs à haute température, à une station de mélange de gaz, à des compresseurs et à des techniques d’analyse, de mesure et de sécurité.

Environ 250 chercheurs travaillent déjà au centre de recherche sur l’hydrogène vert et les technologies des carburants sur le « Campus hydrogène » Inffeldgasse. Quatre instituts de l’Université technique de Graz et trois centres COMET couvrent l’ensemble du spectre d’innovation du centre de recherche, de la recherche fondamentale à la production, au stockage et à la distribution de l’hydrogène, ainsi qu’à son utilisation ultérieure dans les véhicules, les centrales électriques et les applications industrielles.

Elmar Pichl, chef de la section de l’enseignement supérieur au ministère fédéral des femmes, des sciences et de la recherche (BMFWF), explique : « L’hydrogène vert est une source d’énergie essentielle pour construire un avenir durable. La nouvelle installation d’essai d’électrolyse de l’Université technique de Graz crée une infrastructure de pointe pour la production d’hydrogène dans des conditions réalistes. À l’heure actuelle, ce processus est à la fois complexe et coûteux, mais l’expansion de ces installations signifie que nous sommes en mesure de le rendre plus efficace et plus rentable. Elle marque également une étape cruciale dans la recherche sur l’hydrogène en vue d’atteindre notre objectif commun de neutralité climatique pour l’Autriche d’ici 2040 – qui est une priorité pour le nouveau gouvernement fédéral et une préoccupation majeure pour notre ministre des sciences et de la recherche, Eva-Maria Holzleitner ».

Styrie : Le centre d’innovation de l’hydrogène en Europe

La Styrie se classe parmi les principales régions européennes pour l’hydrogène, grâce également à l’expertise de recherche complémentaire de la Montanuniversität Leoben, qui est consolidée au centre de recherche sur l’hydrogène et le carbone en Autriche (HY-CARE), et à de nombreuses entreprises locales du secteur de l’hydrogène.

« Les technologies de l’hydrogène sont essentielles pour faire avancer la décarbonisation de l’économie et ainsi maîtriser avec succès la transformation verte. La Styrie est déjà très performante dans la recherche sur ces technologies et fait donc partie de la première vallée européenne de l’hydrogène pour les applications industrielles. Avec le nouveau centre d’essai de l’université technologique de Graz, nous renforçons notre position de leader dans ce domaine essentiel et augmentons notre visibilité internationale », commente Willibald Ehrenhöfer, conseiller d’État chargé de l’économie et de la recherche.

« La coordination étroite des objectifs de recherche des deux universités styriennes de la TU Austria contribue de manière significative à la promotion de la recherche sur l’hydrogène en Autriche », déclare Helmut Antrekowitsch, vice-recteur chargé de la recherche et du développement durable à la Montanuniversität Leoben.

« Le centre de recherche sur l’hydrogène et le carbone de Leoben travaille intensivement au développement de technologies de pointe pour fournir de grandes quantités d’hydrogène à usage industriel. Parallèlement, l’ensemble du cycle à valeur ajoutée de l’hydrogène et du carbone fait l’objet de recherches. Ces activités complètent parfaitement celles de l’université technologique de Graz, ce qui permet de créer un excellent réseau de recherche qui s’étend au-delà des frontières de l’Autriche. »

Des conditions idéales pour les essais à long terme des systèmes d’électrolyse

« Le nouveau centre d’essais d’électrolyse offre des conditions idéales pour les essais à long terme, les essais de vieillissement accéléré et l’analyse du comportement de dégradation et de la fiabilité des systèmes pour divers systèmes et technologies d’électrolyse », affirme Alexander Trattner de l’Institut de thermodynamique et de systèmes de propulsion durables de l’Université technique de Graz et directeur général du centre de compétences HyCentA COMET.

L’intégration directe d’opérations orientées vers l’industrie avec des systèmes d’analyse des gaz et de l’eau de haute précision permet d’évaluer la qualité de l’hydrogène conformément aux normes internationales, avec ou sans systèmes de purification intégrés. « Cela nous permet de définir avec précision les exigences pour la production en volume des futurs systèmes d’électrolyse », ajoute t-il.

Un écosystème de recherche intégré : produire, stocker, utiliser

« La nouvelle infrastructure permet pour la première fois à l’Université technique de Graz de disposer d’un écosystème de recherche entièrement intégré pour les technologies de l’hydrogène. Cela ouvre de nouvelles perspectives scientifiques pour les essais à long terme et les tests de résistance, ainsi que pour les analyses de systèmes dans des conditions réalistes », précise encore Viktor Hacker, directeur de l’Institut de génie chimique et de technologie environnementale et porte-parole du Centre de recherche sur l’hydrogène vert et les technologies des carburants. « L’une des caractéristiques du site de Graz est l’étroite collaboration scientifique à toutes les échelles – de la recherche fondamentale en science des matériaux aux essais en laboratoire et aux applications préindustrielles à l’échelle du mégawatt.

Graz crée ainsi un modèle unique en Europe pour développer et tester les futurs systèmes énergétiques. Un nouveau banc d’essai pour les piles à combustible vise à accroître considérablement l’efficacité et la durée de vie de la technologie tout en réduisant l’utilisation de métaux rares tels que le platine.

La nouvelle infrastructure permet d’effectuer des essais dans des conditions climatiques extrêmes et à des angles d’inclinaison élevés, comme ceux que l’on rencontre dans les applications maritimes et aéronautiques. La recherche se concentre également sur l’optimisation des dispositifs combinés d’électrolyse et de piles à combustible qui peuvent produire de l’hydrogène ou de l’électricité de manière flexible.

Les bancs d’essai élargis pour les brûleurs industriels à haute température de l’Institut d’ingénierie thermique (IWT) seront parmi les autres principaux utilisateurs de l’hydrogène vert. Les chercheurs y mélangent de l’hydrogène au gaz naturel pour étudier les effets sur l’approvisionnement en gaz, les systèmes d’échappement et les charges des brûleurs. Différents mélanges de gaz sont testés à des températures d’échappement de 800 à 1 500 °C dans une plage de puissance allant jusqu’à 1,2 MW.

Source : TU Graz

Légende illustration : Inauguration du nouveau centre d’essai d’électrolyse de l’hydrogène sur le campus Inffeldgasse de l’université technique de Graz. De gauche à droite : Viktor Hacker, directeur de l’Institut de génie des procédés chimiques et de technologie environnementale et porte-parole du Centre de recherche sur l’hydrogène vert et les technologies des carburants, Helmut Antrekowitsch, vice-recteur pour la recherche et le développement durable à l’université de Leoben, Horst Bischof, recteur de l’université technologique de Graz, Willibald Ehrenhöfer, conseiller d’État pour l’économie et la recherche, Elmar Pichl, chef de la section de l’enseignement supérieur au ministère fédéral des femmes, des sciences et de la recherche, Alexander Trattner, de l’Institut de thermodynamique et des systèmes d’entraînement durables de l’université de technologie de Graz et PDG du centre de compétences COMET HyCentA. Source de l’image : Wolf – TU Graz