Projet Wind-to-Hydrogen du NREL aux USA

Projet Wind-to-Hydrogen

Le NREL, laboratoire national du département américain de l'Énergie en partenariat avec Xcel Energy est à l'origine du projet de démonstration Wind-to-hydrogen (Wind2H2) qui relie des turbines éoliennes et des réseaux photovoltaïques (PV) à des électrolyseurs, qui transforment l'électricité générée et de l'eau pour la diviser en hydrogène et en oxygène.

L'hydrogène résultant est stocké pour une utilisation ultérieure à la station d'alimentation en hydrogène du site ou converti en électricité (via un moteur à combustion interne à l'hydrogène ou une pile à combustible) alimentant ainsi le réseau électrique pendant les heures de pointe.

Situé au National Wind Technology Center près de Boulder, au Colorado, le projet Wind2H2 vise à améliorer l'efficacité du système de production d'hydrogène à partir de ressources renouvelables en quantités suffisamment importantes et à des coûts assez bas pour concurrencer les sources d'énergie traditionnelles telles que le charbon, le pétrole et le naturel gaz.

Composants du système

Le projet Wind2H2 utilise deux technologies de turbines éoliennes: une turbine éolienne Northern Power Systems de 100 kW et une éolienne Bergey de 10 kW. Les deux éoliennes sont à vitesse variable, ce qui signifie que la vitesse de la lame varie avec la vitesse du vent. De telles éoliennes produisent du courant alternatif (AC) qui varie en grandeur et en fréquence (connu sous le nom de CA sauvage) à mesure que la vitesse du vent change.

L'énergie de l'éolienne de 10 kW est convertie de sa forme AC sauvage au courant continu (DC) puis utilisée par l'électrolyseur pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau. L'énergie de l'éolienne de 100 kW est surveillée avec un transducteur de puissance, et le courant de pile sur la pile alcaline de 33 kW varie proportionnellement.

Deux électrolyseurs à membrane électrolyte polymère HOGEN 40RE de Proton Energy Systems et un électrolyseur alcalin Teledyne HMXT-100 produisent de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau. NREL examine les problèmes liés à l'intégration de ces technologies ainsi que le fonctionnement d'électrolyseurs avec différentes pressions de sortie de gaz.

Après avoir comprimé l'hydrogène, il est stocké pour une utilisation ultérieure à la station d'alimentation en hydrogène du site ou converti en électricité et alimenté dans le réseau utilitaire pendant les heures de pointe.

Focus sur la recherche

La recherche du NREL se concentre sur:

• Explorer les problèmes d'intégration au niveau du système liés aux électrolyseurs multiples qui produisent de l'hydrogène gazeux à différentes pressions
• Évaluer la capacité d'intégrer l'énergie des éoliennes à vitesse variable et des réseaux photovoltaïques directement aux piles productrices d'hydrogène d'électrolyseurs disponibles dans le commerce
• Déterminer les impacts et la capacité du système de chaque technologie d'électrolyseur pour tenir compte de l'apport énergétique variable des éoliennes et des réseaux photovoltaïques
• Quantifier les améliorations de l'efficacité au niveau du système et la réduction des coûts en concevant, construisant et intégrant l'électronique de puissance dédiée à l'électrolychise pour permettre un couplage plus étroit des exigences de l'électricité et de l'électrolyseur générées par le vent et le PV
• Gagner une expérience opérationnelle d'une installation de production d'hydrogène, y compris la compression du gaz produit et l'utilisation d'un moteur à combustion interne à l'hydrogène pour générer de l'électricité pendant les heures de pointe
• Évaluation des systèmes de sécurité et des contrôles pour l'exploitation sûre des technologies de production d'hydrogène avec des entrées d'énergie variables provenant des systèmes photovoltaïques et photovoltaïques
• Démontrer l'opération du système vent-hydrogène pour permettre des évaluations / réductions de coûts et des améliorations de l'efficacité
• Explorer les défis opérationnels et les opportunités liées aux systèmes de stockage d'énergie et leur potentiel pour aborder les problèmes d'intégration des systèmes électriques associés aux ressources énergétiques variables renouvelables.

Contact Kevin Harrison INGÉNIEUR SENIOR