Dans un contexte où la transition énergétique est devenue incontournable, une nouvelle étude met en lumière les enjeux de sécurité associés à l’utilisation de l’hydrogène. Issu des vastes ressources énergétiques des États-Unis, ce gaz prometteur n’est pas sans risques. Ce rapport, disponible sur le site web du NETL, offre une ressource précieuse pour éclairer la voie vers un avenir plus durable.
L’Évaluation de la Sécurité de l’Hydrogène pour les Turbines à Gaz, les SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) et la Production d’Hydrogène à Haute Température vise à résumer les défis de sécurité uniques associés à la production, au transport et au stockage de l’hydrogène.
Ce travail s’inscrit dans la proposition de travail sur la sécurité de l’hydrogène du NETL, en appui à la vision stratégique du Bureau de l’Énergie Fossile et de la Gestion du Carbone du Département américain de l’Énergie.
« L’hydrogène pourrait jouer un rôle clé pour atteindre un secteur énergétique à émissions nettes nulles de carbone, mais de nombreux défis technologiques et économiques restent à résoudre, en particulier en ce qui concerne la gestion sécurisée de l’hydrogène », a indiqué Ben Chorpening, superviseur de l’équipe d’intégration des systèmes avancés du NETL.
Le rôle polyvalent de l’hydrogène
L’hydrogène est un vecteur énergétique propre et un précurseur chimique essentiel. Il est également l’élément le plus abondant dans la nature et joue actuellement un rôle important dans la production chimique et le raffinage du pétrole. Ses sources d’extraction sont diverses, allant des combustibles fossiles à la biomasse et aux déchets plastiques.
Lorsqu’il est associé à la capture et au stockage du carbone, le reformage du gaz naturel et la gazéification sont bien positionnés pour produire de grandes quantités d’hydrogène à partir de diverses matières premières, y compris les déchets de charbon, de biomasse ou de déchets municipaux solides.
Considérations de sécurité et défis opérationnels
Malgré ses avantages, l’hydrogène présente plusieurs préoccupations en matière de sécurité qui nécessitent une conception ingénieuse et des opérations rigoureuses. Par exemple, par rapport au gaz naturel, l’hydrogène a une plage d’inflammabilité plus grande et une énergie d’allumage minimale plus faible, augmentant ainsi les risques d’incendie en cas de fuite.
En outre, les coûts opérationnels et les spécificités des installations doivent être pris en compte pour une utilisation sûre de l’hydrogène. Par exemple, l’hydrogène peut provoquer la fragilisation de nombreux aciers et alliages, ce qui entraîne des coûts de système plus élevés par rapport au gaz naturel.
Liste des principales causes d’incidents liés à l’hydrogène
Constatation de l’examen de la sécurité de l’hydrogène pour les turbines à gaz, Turbines à gaz, SOFC et production d’hydrogène à haute température, Production d’hydrogène – ( étude .PDF)
Divers facteurs contribuent aux incidents et accidents liés à l’hydrogène, principalement dans le contexte du transport et de la liquéfaction/stockage de cet élément. Voici une synthèse détaillée des causes identifiées :
Défaillances de conception ou de construction : Ces problèmes sont souvent dus à des évaluations de risque inadéquates. Le document mentionne 12 incidents attribués à des défaillances de conception ou de construction
Défaillance de l’équipement : Excluant l’utilisation d’équipements ou de matériaux incorrects, 8 incidents ont été attribués à une défaillance de l’équipement.
Fonctionnement incorrect ou maintenance inadéquate : Comprend des erreurs humaines comme le manque de formation, le non-respect des procédures établies, etc. 18 incidents ont été attribués à un fonctionnement incorrect ou à une maintenance inadéquate.
Accidents de la route ou d’impact : 5 incidents ont eu lieu pendant le transit de l’hydrogène, dont 2 étaient dus à des accidents de véhicules.
Contamination : Un seul incident a été attribué à la contamination.
Escalade : 2 incidents ont commencé ailleurs et se sont propagés à un système d’hydrogène liquide.
Causes naturelles ou terrorisme : 5 incidents ont été attribués à des causes naturelles ou au terrorisme.
Allumage par diffusion, décharge électrique, ou présence de particules de rouille chargées : Ces facteurs ont été identifiés comme des causes possibles d’incidents liés à l’hydrogène dans les systèmes de stockage ou de tuyauterie.
Défaillance des matériaux de confinement et des joints : Avec le temps, les matériaux de confinement et les joints peuvent se dégrader, nécessitant une maintenance et une formation continues pour éviter les fuites.
Échec des disques de rupture et autres équipements pendant le transport : 5 des 13 incidents de chargement/déchargement ont été causés par des défaillances d’équipement comme des disques de rupture inattendus, une perte de vide ou des connexions lâches.
Allumage inattendu de l’hydrogène dans les systèmes de ventilation : Plusieurs incidents liés aux systèmes de ventilation ont impliqué l’allumage inattendu de l’hydrogène, entraînant des incendies ou des explosions dans les tuyaux du système de ventilation ou à proximité de la sortie de la cheminée de ventilation.
En résumé, les défaillances de conception et d’équipement ainsi que les erreurs opérationnelles se détachent comme les principales causes d’incidents liés à l’hydrogène.
En synthèse
L’étude sur la sécurité de l’hydrogène examine en détail ces préoccupations et bien d’autres, offrant une ressource précieuse pour les futurs projets liés à l’hydrogène. Elle documente également les problèmes de sécurité uniques pour les cellules de combustible à oxyde solide (SOFC) et les turbines à gaz alimentées en hydrogène.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le NETL?
Le National Energy Technology Laboratory (NETL) est un laboratoire de recherche du gouvernement américain axé sur les technologies énergétiques.
Quels sont les avantages de l’hydrogène comme vecteur énergétique?
L’hydrogène est un vecteur énergétique propre qui peut être extrait de diverses sources et qui a des applications multiples dans les secteurs énergétique et industriel.
Quels sont les risques liés à l’hydrogène?
L’hydrogène présente des défis en matière de sécurité, notamment une plage d’inflammabilité plus grande et une énergie d’ignition minimale plus faible par rapport au gaz naturel.
Comment peut-on minimiser ces risques?
Les risques peuvent être minimisés grâce à une conception ingénieuse et à des opérations rigoureuses, ainsi qu’à l’utilisation de matériaux adaptés.
Quelle est l’importance de la capture et du stockage du carbone dans la production ?
La capture et le stockage du carbone permettent de réduire les émissions de CO2 lors de la production d’hydrogène, ce qui en fait une option plus écologique.
