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Journée I-tésé du 3 Juin 2010 1 Efficacité énergétique et économie Témoignage sur un procédé de production massive dhydrogène Alain Le Duigou Christine.

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1 Journée I-tésé du 3 Juin Efficacité énergétique et économie Témoignage sur un procédé de production massive dhydrogène Alain Le Duigou Christine Mansilla

2 Journée I-tésé du 3 Juin Cycles hybrides Thermochimie + électrolyse tension < électrolyse alcaline Electrolyse alcaline / Rendement ~ 30% (/électricité ~ 75-80%, rendement EPR ~1/3) Faire mieux que les procédés actuels Lhydrogène aujourdhui : > 60 Mt/an dans le monde, produit à plus de 95% à partir dénergies fossiles 1 à 2 % des émissions de GES Electrolyse haute température Possibilité dapport direct de chaleur (partiel) Réduction tension Cycles thermochimiques Bons rendements théoriques Effets déchelle intéressants Idée : substituer à lélectricité de la chaleur (moins chère / meilleurs rendements) Mais technique plus chère que reformage du CH4

3 Journée I-tésé du 3 Juin Le cycle I_S (Iode Soufre) Projet Européen HYTHEC Des réactions chimiques à diverses températures, certaines élevées, pour extraire lhydrogène de leau Apport direct chaleur VHTR

4 Journée I-tésé du 3 Juin De limportance des études systèmes Réacteur Nucléaire VHTR 600 MW th Production délectricité Échangeurs Pompes Systèmes de sécurité ….. procédé I_S Chaleur Électricité H2 livrable spécifique du projet HYTHEC : HYTHEC project / Definition of the Efficiency of the Thermochemical Cycles – a HYTHEC Project Proposal H2OH2O O2O2 ρ ~ 37 % ρ ~ 30 % Procédé Système Quelle efficacité énergétique ? Une question de « frontières » Projet Européen HYTHEC Chaleur

5 Journée I-tésé du 3 Juin surfaces déchanges plus importantes investissements plus élevés moins dapport externe dénergie meilleur rendement coût de fonctionnement moins élevé Réactions exothermiques Energie à céder Réactions endothermiques Besoins énergétiques Apport externe dénergie ER Le rendement est-il le seul critère ? Cas des échanges de chaleur dans le procédé I_S Procédé I_S : les ER de la section de production dhydrogène représentent env. 50% du coût total dinvestissement (dimensionnement HYTHEC) Echangeurs récupérateurs (ER) possibilité dun optimum économique ER plus efficaces Dimensionnement des composants

6 Journée I-tésé du 3 Juin Schéma de procédé nominal 5,3 /kg Un coût minimum qui ne correspond pas au meilleur rendement Un rendement « optimal » proche de 26 % (vs. 37 % procédé « isolé ») Rendement 26% 30% 31% 20% Un optimum économique pour le cycle I_S Pour une même quantité dénergie primaire : produire plus, ou à moindre coût ?.... Importance des aspects coûts RN et U, à long terme (projet HYTHEC / procédé couplé à un RN) Schéma de procédé OPTIMAL 4,2 /kg Sulfur–Iodine plant for large scale hydrogen production by nuclear power – G. Cerri et al. – IJHE May 2010

7 Journée I-tésé du 3 Juin En bref ….. Nécessité des analyses densemble (« analyses système ») Premier constat : lévaluation des rendements est le canal dentrée rapide logiquement privilégié en début de R&D Deuxième constat : les rendements font toujours lobjet de débats virulents importance des hypothèses et des frontières, et des modes de calculs intérêt de développer au plus tôt les angles de vue qui ne relèvent pas uniquement de la technique, des rendements : par exemple léconomie R&D sur procédé couplé à une source dénergie meilleure configuration d'ensemble sensibilités et marges de manœuvre

8 Journée I-tésé du 3 Juin Quelques publications Technoeconomic Optimisation Versus Pinch Technology Analysis - C. Mansilla, G. Arnaud, M. Dumas, F. Werkoff - Heat SET 2005 (Heat Transfer in Components and Systems for Sustainable Energy Technologies), 5-7 April 2005, Grenoble, France HYTHEC: an EC funded search for a long term massive Hydrogen production route using solar and nuclear – A. Le Duigou & al. - International Journal for Hydrogen Energy (IJHE) - Sulfur–Iodine plant for large scale hydrogen production by nuclear power – G. Cerri, C. Salvini, Cl. Corgnale, A. Giovannelli, D. De Lorenzo Manzano, A. Orden Martinez, A. Le Duigou, J.-M. Borgard and Ch. Mansilla – IJHE Volume 35, Issue 9, May 2010, Pages – doi: /j.ijhydene

9 Journée I-tésé du 3 Juin THANK YOU DANKE GRAZIE GRACIAS MERCI


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