22 septembre 2016
Bosch et Fraunhofer ISE mènent des recherches sur l’approvisionnement décentralisé en énergie au moyen de piles à combustible
  • L’objectif est qu’à l’horizon 2050, 80 % de l’électricité provienne des énergies renouvelables
  • L’hydrogène constitue un support de stockage peu coûteux et rentable
  • Une alimentation partagée pour les foyers et les véhicules
  • Projet soutenu par le ministère fédéral de l’Economie et de l’Energie


Une alimentation en énergie qui soit à la fois fiable, rentable et écologique, tout en mettant l’accent sur la lutte contre le réchauffement climatique constitue l’un des enjeux majeurs du 21ème siècle. Les énergies renouvelables jouent un rôle essentiel à cet égard, mais l’enjeu consiste à trouver un moyen de stockage qui soit économiquement viable. C’est précisément l’objectif du projet de recherche DESS2020+ (District Energy Storage and Supply System 2020+), qui vise essentiellement à ne plus transporter l’électricité « verte » sur de longues distances, en développant des possibilités de stockage décentralisées dont l’énergie serait produite à partir de sources renouvelables. Dans le cadre de ce projet soutenu par le ministère fédéral de l’Economie et de l’Energie (BMWi), Robert Bosch GmbH assure le rôle de coordinateur aux côtés de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (ISE).

Dans son plan énergétique élaboré en 2010, le gouvernement fédéral prévoit en Allemagne une large restructuration de l’approvisionnement en énergie d’ici 2050. Les principaux objectifs sont la réduction de la consommation d’énergie primaire de 50 % ainsi que l’accroissement de la part des énergies renouvelables à 80 % des besoins énergétiques et à 60 % de la consommation finale brute d’énergie (toutes sources d’énergie confondues, y compris thermique et fossile). L’enjeu porte notamment sur le stockage des énergies renouvelable produites à partir du solaire et de l’éolien, puisque leur quantité varie fortement en fonction des conditions météorologiques.

Les solutions de stockage au coeur de toutes les attentions

« Nous travaillons sur un système fermé destiné aux zones résidentielles et dans lequel l’électricité sera produite à partir de sources renouvelables, stockée mais aussi consommée sur place. Nous souhaitons que cette solution soit utilisable pour les habitations, mais aussi pour les véhicules fonctionnant à l’hydrogène », indique Annika Utz. Cette ingénieure dirige le projet DESS2020+ au Campus de recherche Bosch de Renningen. Les chercheurs misent sur un système constitué de trois composants clés : un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (électrolyseur PEM), une pile à combustible à oxyde solide (SOFC – solid oxide fuel cell) et plusieurs réservoirs de stockage d’hydrogène. L’association de ces trois composants doit permettre de résoudre le problème du stockage d’énergie et garantir ainsi la sécurité de son approvisionnement en cas d’utilisation d’énergies renouvelables.

L’hydrogène comme vecteur d’énergie

Les chercheurs prennent comme hypothèse une zone résidentielle composée d’une centaine de foyers et alimentée en électricité par une installation photovoltaïque par exemple. Un électrolyseur PEM utilise cette électricité pour décomposer l’eau en ses deux éléments, l’hydrogène et l’oxygène. L’hydrogène est stocké dans des réservoirs et utilisé pour faire fonctionner la pile à combustible, indépendamment du moment où l’énergie a été produite. Cette pile à combustible fournit à son tour de l’électricité en fonction des besoins ainsi que de l’énergie pour chauffer l'eau et les bâtiments raccordés. « La pile à combustible à oxyde solide est particulièrement adaptée dans ce contexte car elle peut fonctionner aussi bien à l’hydrogène qu’au gaz naturel. Elle constitue de ce fait la solution optimale pour passer d’une alimentation en énergie fossile à une alimentation en énergie renouvelable. Ce critère est essentiel pour la sécurité d’approvisionnement. Si l’hydrogène venait en effet à manquer, il serait alors possible de commuter rapidement sur le gaz naturel », explique Annika Utz. Ce système de stockage présente par ailleurs un avantage en termes de coûts : alors que pour les systèmes d’accumulateurs classiques, de grandes capacités se traduisent toujours par une forte augmentation des coûts, le stockage de l’hydrogène, même en grandes quantités, est comparativement bon marché, et donc plus rentable.

Utilisé également comme carburant automobile
Outre l’approvisionnement des foyers en énergie, le système doit également contribuer à la mobilité durable. Une pompe distributrice d’hydrogène pourrait par exemple être installée dans la zone résidentielle pour permettre aux véhicules équipés d’une pile à combustible de faire le plein en quelques minutes. La pression d’hydrogène doit pour ce faire être portée à environ 800 bars, alors qu’une pression de 50 bars est suffisante pour l’approvisionnement en énergie des bâtiments. Pour comprimer davantage l’hydrogène, Bosch et l’Institut Fraunhofer ISE étudient le potentiel d’un compresseur électrochimique hautement efficace et nécessitant peu d’entretien destiné au secteur des transports.

Trois années de recherche
Prévu sur une durée de 3 ans, le projet de recherche DESS2020+ s’achèvera en octobre 2018. Il s’inscrit dans le cadre du 6ème programme de recherche énergétique intitulé « Recherche pour un approvisionnement énergétique respectueux de l’environnement, fiable et abordable » du Ministère fédéral de l’Economie et de l’Energie.

Les participants au projet :
  • Robert Bosch GmbH
  • Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE
  • Ministère fédéral de l’Economie et de l’Energie



  Source : Bosch


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