L’Idaho à la pointe : l’hydroélectricité soutenue par l’hydrogène

Dans une initiative novatrice, le Laboratoire National d’Idaho et le Laboratoire National du Pacifique Nord se sont associés à Idaho Power pour étudier la faisabilité et les avantages de la production d’hydrogène dans les centrales hydroélectriques existantes.

L’intégration de la production d’hydrogène avec l’hydroélectricité peut améliorer la stabilité du réseau grâce au stockage d’énergie, réoxygéner l’eau pour améliorer l’environnement en aval et soutenir la décarbonisation de la production d’énergie en Idaho.

Les données, modèles et analyses développées grâce à ce partenariat aideront à déterminer la viabilité de l’intégration de l’hydroélectricité et de l’hydrogène, tant pour l’Idaho que pour les installations à travers les États-Unis.

« L’INL et le PNNL évalueront le couplage des technologies de production d’hydrogène par électrolyse avec les centrales hydroélectriques afin d’identifier les scénarios qui pourraient aider Idaho Power à atteindre son objectif de fournir une énergie 100 % propre d’ici à 2045« , a déclaré Brett Dumas, directeur des affaires environnementales d’Idaho Power.

Cette approche permettra de maximiser l’utilisation de l’énergie propre produite par les 17 centrales hydroélectriques d’Idaho Power.

Les avantages

La plupart des technologies de production d’énergie renouvelable sont confrontées au défi de la variation de la production d’énergie. L’hydroélectricité produit de manière plus régulière que les autres sources d’énergie renouvelables, et l’ajout de la production d’hydrogène peut accroître la flexibilité en aidant à équilibrer la production éolienne et solaire. Ceci est particulièrement important pendant les heures de pointe de la consommation d’électricité.

En outre, l’hydrogène produit à partir de l’électricité excédentaire de l’hydroélectricité peut être facilement reconverti en électricité en cas de besoin. Cette option serait particulièrement utile pendant les heures de pointe, lorsque l’électricité d’origine hydraulique n’est pas toujours disponible, ce qui permettrait de répondre à la demande d’énergie et de réduire la dépendance à l’égard de la production d’énergie non renouvelable. Cette approche permet de niveler l’approvisionnement en énergie au fil du temps, réduisant ainsi la nécessité d’une production d’énergie supplémentaire en dehors de la centrale hydroélectrique.

« En capturant la production d’énergie hors pointe sous forme d’hydrogène, l’hydrogène peut être réélectrifié pendant les pics de demande d’énergie« , a déclaré Daniel Wendt, chercheur principal et chercheur du projet à l’INL. Le stockage de l’hydrogène en tant que combustible pourrait contribuer à stabiliser le réseau et offrir une alternative plus propre à la production d’électricité d’appoint à partir de combustibles fossiles. Cette approche pourrait donner aux opérateurs du système électrique une plus grande flexibilité pour assurer un service fiable et économique.

L’oxygène excédentaire produit comme sous-produit de la production d’hydrogène pourrait également résoudre les problèmes de qualité de l’eau dans les rivières. Les réservoirs situés derrière les barrages peuvent présenter de faibles niveaux d’oxygène dissous, en particulier en été et au début de l’automne. L’oxygène dissous dans une rivière est nécessaire aux poissons et aux autres espèces aquatiques.

Les chercheurs de l’INL et du PNNL évalueront la possibilité d’utiliser l’oxygène excédentaire généré par le processus de production d’hydrogène pour réoxygéner l’eau des rivières où se trouvent des centrales hydroélectriques. « Idaho Power a déjà obtenu des résultats positifs en ajoutant de l’oxygène à l’eau qui s’écoule du barrage de Brownlee dans le Hells Canyon« , a déclaré M. Dumas.

Faire de ce projet une réalité

L’INL, le PNNL et Idaho Power font le premier pas vers la concrétisation de ces avantages en analysant les impacts économiques et environnementaux de l’intégration de la production d’hydrogène à l’énergie hydroélectrique. L’équipe du projet développera des méthodes avancées de modélisation et d’analyse afin d’explorer différents scénarios de déploiement et de maximiser les avantages associés à la production d’hydrogène à partir de l’hydroélectricité.

« Pour programmer efficacement la production d’hydrogène, des techniques avancées de modélisation et d’optimisation sont nécessaires pour prendre en compte les possibilités de transfert d’énergie et les besoins en oxygène soumis à des contraintes au niveau du système et des composants« , a déclaré Di Wu, ingénieur de recherche en chef et responsable technique au PNNL.

Les chercheurs de l’INL utiliseront un outil logiciel du ministère de l’énergie qui s’est avéré efficace pour l’évaluation technico-économique d’autres applications de production et d’utilisation de l’hydrogène. L’outil, Hydrogen Analysis (H2A), peut réaliser des études de sélection des technologies d’électrolyse et des cas d’utilisation de l’hydrogène les plus prometteurs. H2A permet à l’utilisateur d’accéder à tous les calculs et de vérifier les résultats intermédiaires.

Les chercheurs du PNNL s’appuieront sur les résultats de l’étude préliminaire pour modéliser et optimiser le système de production d’hydrogène. Grâce à l’outil d’évaluation du stockage de l’énergie de l’hydrogène et à l’analyse des données, les chercheurs de l’INL et du PNNL détermineront comment mettre en œuvre le bon ensemble de technologies pour obtenir les meilleures performances.

« Bien que l’hydroélectricité et l’hydrogène offrent tous deux d’immenses avantages économiques et environnementaux, la combinaison de leur utilisation dans une seule application offre de nouvelles possibilités pour renforcer la stabilité du réseau, améliorer les résultats environnementaux et créer une économie énergétique plus propre« , a déclaré M. Wendt.

Légende illustration : Les laboratoires nationaux font équipe avec Idaho Power pour évaluer la production d’hydrogène intégrée à l’hydroélectricité. Crédit : Idaho National Laboratory