Je voudrais vous donner quelques précisions sur les sujets que j’ai abordés hier, pour vous montrer qu’il ne s’agit pas de rêves utopiques, mais de solutions possibles, dont le succès dépendra surtout des prix de revient obtenus, et donc de l’effet de série d’une grande diffusion.



    L’utilisation de piles à combustible associée  à un moyen de production intermittent d'électricité, pour les besoins d’une ou de quelques familles n’est pas utopique : (des chiffres empruntés à “Pour la science”)
    Une famille vivant en France consomme en moyenne (hors chauffage qui triplerait cette consommation) entre 2 500 et 3 100 kilowattheures par an d'électricité. En utilisant un système à base de piles à combustible de 5 kilowatts d’un rendement électrique de 50 pour cent, il suffitde produire chaque jour 500 grammes d’hydrogène - à partir de 2,3 litres d'eau - pour assurer ces besoins énergétiques
    Un électrolyseur consommant environ 54 kilowattheures d'électricité par kilogramme de d’hydrogène produit, il faut un minimum de 27 kilowattheures produits chaque jour, par des panneaux solaires.
    En se basant sur les statistiques d'ensoleillement en France métropolitaine, il serait donc nécessaire d'installer environ 50 mètres carrés de panneaux solaires actuels en silicium polycristallin.
    Sans compter que la chaleur produite par l'électrolyse et le fonctionnement de la pile à combustible peut contribuer au chauffage de l'eau sanitaire et de l'habitation.
    Dans l'état actuel, on estime que le coût global - couvrant l'amortissement de l'investissement initial et les coûts de maintenance - de production d’hydrogène à partir de sources d'énergie photovoltaïque), seraient de dix euros par jour pour couvrir les besoins hors chauffage d'une famille moyenne française, contre environ un euro par jour actuellement avec une alimentation énergétique par l’électricité nucléaire, soit un facteur 10. Des progrès sont à faire pour aboutir à un facteur compris entre 3 et 5, mais les panneaux solaires de ganaration récente permettraient déjà de gagner un facteur 2 à 3.
    D’où le nécessité impérieuse de diminuer les coûts, et aussi de réduire les consommations.
    Le problème est aussi le prix actuel d'une pile à combustible.

    La production d’hydrogène en grande quantité :

    Il s'agit de produire de l'hydrogène en grande quantité, notamment pour l'utilisation sur des véhicules.
    Les électrolyseurs s’accommodent mal des variations de courant et donc des énergies renouvelables. Il faut donc étudier des solutions de remplacement
    L'électrolyse haute-température (entre 750 et 800 "C), consiste à utiliser Ia chaleur produite par une source externe,  telle la chaleur éliminée dans des tours de refroidissement de réacteurs nucléaires ou dans les futurs réacteurs de quatrième génération à haute température, vers 2040, pour activer la réaction d'électrolyse et atteindre ainsi des rendements de conversion élevés. On pourrait envisager par cette technique une production d’hydrogène en grande quantité pour des voitures électriques sans grosses batteries, utilisant des piles à combustible et de l’hydrogène. Deux centrales nucléaires permettraient de produire en France l'hydrogène pour l'ensemble des voitures.

La production d’hydrogène au niveau individuel ou local.

    La solution la plus pratique pour la production d'hydrogène à partir d'une source d'énergie intermittente semble être l'électrolyseur à membrane échangeuse de protons dans lequel I'électrolyte est remplacé par une membrane polymère très mince (100 à 200 micromètres - soit l'épaisseur d'un cheveu), imperméable aux gaz et isolante vis-à-vis des électrons, qui conduit les protons, de l'électrode où ils sont produits (anode) vers celle où ils sont consommés (cathode). Fonctionnant entre la température ambiante et 80 d°C, avec une alimentation en eau pure et sur une large plage de courant, ces dispositifs allient compacité et forte réactivité aux brusques variations de courant.
    De telles membranes sont aussi utilisables dans les piles à combustible et permettent entre des puissances de 1 watt à 100 kw des rendements de l’ordre de 50 à 70%.
    On pense peu à peu aboutir à des piles réversibles qui pourraient soit fournir de l’hydrogène à partir de courant électrique, (dans les périodes de surproduction par rapport à la consommation), soit fournir du courant à partir d’hydrogène et d’oxygène, lors des absences de vent ou de soleil.

     Voici un exemple d’utilisation possible d’une pile à combustible au niveau d’une maison familiale. Ceci est impossible actuellement pour des raisons de prix, mais des progrès sont possibles pour demain.   
    Dans les habitations de demain, des panneaux photovoltaïques pourraient (si leur prix baisse considérablement et que leur rendement augmente sensiblement), transformer la lumière solaire en électricité, qui sera directement utilisée pour alimenter les appareils électroménagers et les véhicules électriques.

   
     Le surplus d’énergie sera acheminé vers un électrolyseur où il assurera la transformation d'eau en hydrogène et oxygène.
    Les deux gaz seront acheminés dans deux réservoirs différents. L'hydrogène pourra être stocké sous forme solide, associé à un métal .
    En l'absence de soleil, l'hydrogène et l’oxygène seront déstockés et acheminés vers une pile à combustible, qui les transformera en eau, libérant, sous forme d'électricité, l’énergie préalablement stockée sous forme d’hydrogène.
    Evidemment le rendement de l’opération est nettement inférieur à 1. Il faudra que ce type d’installation soit généralisée pour que son coût soit abordable. Par ailleurs ce type d’installation ne sera rentable que si l’isolation thermique des maisons et appartements est considérablement améliorée à un coût raisonnable, études qui actuellement sont en stagnation.

    En définitive les piles à combustibles sont une solution porteuse d’avenir, en les associant à une production d’hydrogène, grâce à de l’électricité, issue de l’énergie nucléaire ou même renouvelable et intermittente. C’est un moyen relativement rentable de stocker de l’énergie électrique à petite échelle (maisons, immeuble).
    C’est donc une solution possible pour remplacer les énergies fossiles sans production de CO2 à l’horizon 2030 dans de nombreux domaines.
    Cependant il ne faut pas se faire d’illusion, le remplacement des énergies carbonées et de l’énergie nucléaire, s’il paraît possible d’ici trente ans, aboutira, au prix de progrès techniques considérables par rapport à la situation actuelle, à un coût du kwh trosi à quatre fois plus cher que le kwh nucléaire actuel, que ce coût soit directement payé  à la consommation ou indirectement par des subventions et donc nos impôts.
    Nous avons donc intérêt, n’en déplaise aux américains, à faire des économies d’énergie.
.