Hitachi Energy et l’Université de Vaasa ont signé un accord de collaboration de recherche visant à développer l’efficacité des transformateurs et la récupération de chaleur pour améliorer l’efficacité énergétique et économique de la production d’hydrogène.
L’électricité est la matière première la plus importante dans la production d’hydrogène et le fondement de l’ensemble du processus de production. L’électrolyseur, avec les redresseurs, transformateurs redresseurs et système d’alimentation requis, forme un ensemble électrique qui constitue le cœur de la production d’hydrogène vert. Lorsque l’alimentation et les transformateurs redresseurs sont correctement conçus, l’électrolyse fonctionne de manière fiable, efficace et adaptée au réseau.
L’électricité représente environ 70 pour cent des coûts d’exploitation d’une usine d’hydrogène. Avec les technologies actuelles, environ un tiers de l’électricité fournie à une usine d’hydrogène est perdue sous forme de chaleur et de pertes électriques. Cette part peut être considérablement réduite grâce à une conception minutieuse du système d’électrification et à l’utilisation de la chaleur résiduelle des transformateurs, redresseurs, électrolyseurs et compresseurs.
L’objectif du projet de recherche Optimized Electric Power Chain for Electrolyser Systems (OEPCES) est d’améliorer l’efficacité des transformateurs – et donc de l’ensemble du système – en captant la chaleur résiduelle et en l’utilisant soit pour le chauffage urbain, soit dans les propres processus de l’usine d’hydrogène.
Les transformateurs redresseurs utilisés dans les systèmes électriques des usines d’hydrogène sont des transformateurs spéciaux de haute technologie qui alimentent les redresseurs, lesquels convertissent le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) pour l’électrolyse. D’un point de vue d’alimentation, l’électrolyse a un profil de charge très exigeant. Le transformateur doit gérer une demande de puissance de pointe élevée, avec des transitions de puissance rapides, sous des exigences strictes de qualité de l’énergie nécessitant une intégration active au réseau électrique. Cela crée des contraintes très difficiles pour optimiser l’efficacité et la plage de fonctionnement du redresseur.
Actuellement, la chaleur générée dans l’alimentation et les transformateurs est évacuée par des systèmes de refroidissement et n’est pas utilisée dans les processus de l’usine d’hydrogène. La première phase du projet se concentrera sur le développement du modèle électro-thermique des transformateurs – pour permettre l’optimisation de l’efficacité de l’appareil et son intégration avec un système de récupération de chaleur résiduelle.
– Dans la production industrielle d’hydrogène vert, l’électrolyse et son alimentation associée représentent une technologie nouvelle en évolution rapide, et nous voulons être à l’avant-garde de ce développement. Nous sommes ravis que l’Université de Vaasa se joigne à nous pour développer des solutions de classe mondiale qui améliorent l’efficacité énergétique, réduisent les coûts et accélèrent l’adoption des énergies propres. Ce travail de développement marque une étape concrète vers une production d’hydrogène plus durable et compétitive, affirme Matti Vaattovaara, Directeur Général de Hitachi Energy.
– La transition énergétique et les nouvelles opportunités qu’elle apporte dans différents secteurs rendent les projets de recherche plus importants que jamais et sont essentielles pour comprendre le système global. La modélisation et la capacité d’analyser de manière fiable des systèmes complexes et d’explorer des modèles alternatifs sont des objectifs clés qui permettent de créer de nouvelles connaissances et de développer des solutions compétitives pour répondre à ces besoins émergents. La production d’hydrogène vert et les nouvelles solutions qui y sont liées sont une partie centrale de la recherche sur les systèmes, où l’expertise multidisciplinaire des groupes de recherche de l’Université de Vaasa peut être pleinement utilisée, explique Mika Grundström, Vice-recteur à la recherche de l’Université de Vaasa.
OEPCES est réalisé dans le cadre du projet de recherche et développement HEROES (Heat and Energy Recovery Of Electrolyser Systems) par VTT et l’Université de Vaasa. L’objectif du projet est de révolutionner l’efficacité énergétique de la production d’hydrogène en utilisant pleinement la chaleur résiduelle des systèmes d’électrolyse. L’objectif principal du projet HEROES est de développer et de démontrer un système de production d’hydrogène pouvant réduire la consommation d’électricité jusqu’à 35 pour cent et augmenter l’efficacité nette jusqu’à 85 pour cent, alors que les systèmes actuels se situent généralement entre 50 et 70 pour cent. Le projet soutient directement les stratégies climatiques et hydrogène de la Finlande et de l’UE, ainsi que l’émergence d’une nouvelle industrie bas carbone. Le projet OEPCES inclut le groupe de recherche Efficient Powertrain Solutions (EPS) de l’Université de Vaasa.
Hitachi Energy agit en tant que partenaire de la phase d’investissement à la mise en œuvre et à la maintenance du système électrique de l’usine d’hydrogène, couvrant la pré-ingénierie, l’exécution, la gestion et l’optimisation du cycle de vie du système électrique. L’entreprise a livré le système électrique principal de la première usine de production d’hydrogène à l’échelle industrielle en Finlande, construite pour P2X Solutions à Harjavalta.
