HyTREND
Le projet HYTREND adresse des problématiques liées au développement de technologies propres pour la production de vecteurs gaz hydrogène et méthane, la capture et la conversion de CO2 dans les filières de stockage d’énergie, en particulier d’électricité renouvelable, dites power to X (X = gas, mobility, heat, grid, industry…). Outre l’intérêt porté aux briques technologiques, les interactions des procédés avec les différents réseaux d’énergie (chaleur, gaz, électricité), ainsi que les infrastructures souterraines de stockage des gaz produits sont également considérés. En complément, le périmètre du projet s’étend aux dimensions sociétales, économiques et écologiques. Il intègre ainsi l’établissement de diagnostics portant sur la perception des enjeux liés au développement de ces technologies et des débats qu’il suscite au sein de la société. Il prend en compte l’impact de ces nouvelles filières sur les activités industrielles à l’échelle d’un territoire, ainsi que l’analyse de risques et de cycles de vie des procédés.
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Ce projet ambitieux et multidisciplinaire permet de fédérer un large panel de compétences autour d’une thématique commune qui est celle de la production d’hydrogène bleu (issu de l’eau) ou vert (issu de la biomasse), et qui intègre le captage du dioxyde de carbone en sortie de chaudière, la production de chaleur par combustion de méthane, la séparation et le stockage des gaz produits (H2, CH4, O2, CO2) et/ou leur injection dans les réseaux appropriés, voire leur utilisation pour la mobilité. L’objectif est ainsi d’évaluer comment les interactions entre les réseaux (gaz, chaleur, électricité, stations GNV), les sources d’hydrogène et de CO2, les besoins en stockage des gaz et les divers procédés pourraient conduire à des applications de niche ou à grande échelle compétitives pour le déploiement des solutions de stockage d’électricité renouvelable par les technologies du Power-to-X. Cette approche globale inclut l’analyse de cycle de vie des procédés et des réseaux, les enjeux sociaux et la feuille de route nécessaire à une filière zéro carbone fossile.
Objectif
Le groupe H2MINES mobilise les compétences complémentaires de dix-huit laboratoires de recherche issus de huit écoles membres de l'institut Carnot M.I.N.E.S. Initié au sein du groupe H2 MINES, le projet HYTREND a une vocation de structuration scientifique autour de la chaîne de valeur de la filière hydrogène-énergie. Alliant des compétences de recherche sur les enjeux technologiques (production, stockage-distribution, usages) aux expertises transversales en développement durable (analyse des risques, des cycles de vie, études sur les controverses et débats autour de l’utilisation de l’hydrogène), le projet a été financé pour 3 ans à hauteur d’1 million d’euros par l’abondement Carnot, et regroupe 13 laboratoires de 5 écoles de l’institut Carnot M.I.N.E.S. (IMT Atlantique, IMT Mines Albi-Carmaux, IMT Mines Alès, Mines Saint-Etienne et MINES ParisTech).
Méthode utilisée
Le projet HYTREND se place dans le contexte du développement du démonstrateur de stockage par méthanation d’électricité renouvelable MINERVE installé en région nantaise, sur le site de la Chantrerie. Il a mis à contribution les compétences disponibles au sein du Carnot M.I.N.E.S. autour de la filière hydrogène-énergie dans le but de développer de nouvelles solutions pour la filière « Power to X ».
Sur les différentes briques technologiques, le projet a en particulier adressé les problématiques suivantes:
Production d’hydrogène :
- Electrolyse de l’eau basse température et haute température réversible (PERSEE, MAT)
- TriReformage du biogaz (RAPSODEE)
- Pyro-gazéification de biomasse (RAPSODEE, CES)
Captage CO2 :
- Equilibres liquide-vapeur CO2/amines, procédé de régénération micro-ondes (CTP, DSEE)
- Intégration énergétique : valorisation de chaleur fatale des fumées de combustion (CES)
Production de méthane vert:
- Méthanation biologique (LGEI)
- Reformage/Pyrolyse de biomasse (CES)
Détection gaz :
- Plateforme multicapteurs (SPIN)
Stockage de gaz :
- Cavités salines (GEOSCIENCES, CTP)
- Stockage H2 sous forme solide : analyse énergétique (DSEE)
Intégration réseaux d’énergie :
- Synergie réseaux Electricité/Gaz (PERSEE)
- Réseaux de chaleur (CES)
Les études en lien avec les aspects de Développement Durable ont porté sur :
- Evaluation environnementale de la chaîne (OIE, FAYOL)
- Etude et caractérisation des risques (LGEI)
- Synergies Eco-Indus. (LGEI)
- Cartographie des enjeux / débats (CSI, ISIGE)
Les résultats attendus
Les retombées du projet HYTREND se sont traduits par de nouvelles collaborations entre les laboratoires de l’Institut Carnot M.I.N.E.S et de nouveaux sujets de recherche, la création de bancs d’essais et prototypes expérimentaux, le développement de nouveaux outils de modélisation, la valorisation des résultats sous forme de publications et des contrats de recherches avec des partenaires externes.
Experimental versus simulated pressure and temperature profiles in the cryogenic solid-state hydrogen storage reservoir along a loading and discharge cycle
Computed energy duties for various cryogenic solid-sate storage systems at 20 bar a) and 50 bar b) compared with conventional modes of hydrogen storage by compression and liquefaction.
Rôle de l’école
Dans le cadre du projet HYTREND, le DSEE a contribué à deux actons de recherche :
- En collaboration avec le CTP (Mines ParisTech) : caractérisation des propriétés de mélange de solvants aminés appliqués au captage CO2 et évaluation de leur potentiel de régénération thermique par micro-ondes ;
- Développement d’un modèle de simulation des réservoirs cryogéniques de stockage d’hydrogène sous forme solide, analyse énergétique.
Les prochaines étapes
A l’occasion de la clôture du projet, le groupe H2 M.I.N.E.S organise une journée industrielle présentant une restitution des actions et résultats phares : https://my.weezevent.com/H2MINES
