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13 octobre 2004
Systèmes à Piles à combustible
Dans ces temps de renouveau en matière d’énergie, on entend beaucoup parler du système de production d’énergie par piles à combustible.
Divers développements sont en cours pour l’usage de cette énergie dans l’habitat individuel (production d’électricité et de chaleur).
Qu’est-ce donc que la pile à combustible ?
Est-ce une énergie propre?
Lorsque les piles à combustible produisent de l’électricité, ça chauffe: les températures de processus peuvent atteindre 900°. Sur ce point, centrales thermiques conventionnelles et piles à combustible sont semblables. La puissance constitue pourtant une différence de taille: tandis que, avec les centrales conventionnelles, pour des raisons techniques et de rentabilité, on compte en mégawatts, les piles à combustible sont, elles, capables de produire du courant avec quelques watts déjà.
Il est ainsi possible de les utiliser de manière décentralisée, par exemple dans des locatifs et bâtiments commerciaux, où la chaleur «perdue» peut être récupérée pour le chauffage et la préparation de l’eau chaude. Il en résulte un bien meilleur rendement de l’utilisation de l’énergie. Il est donc logique que les émissions polluantes soient moindres: pour le dioxyde de carbone seulement, la réduction peut aller de 25 à 50%.
Comment fonctionne une pile à combustible?
La pile à combustible transforme l’énergie combinée chimiquement en courant électrique directement, tout comme le ferait un accumulateur. Le processus se déroule en silence et sans pièces mobiles. Comme la pile, la pile à combustible dispose de deux électrodes (anode et cathode), qui sont séparées par un électrolyte et reliées entre elles dans un circuit électrique. La couche électrolytique est constituée d’une membrane. Afin de déclencher la réaction chimique, les électrodes sont continuellement approvisionnées en combustible et en air. Un transport d’ions a alors lieu à travers la membrane: parallèlement, les électrons voyagent dans le circuit électrique. Entre l’anode et la cathode il y a une tension continue.
Dans la plupart des cas, le combustible est extrait du gaz naturel. Pour qu’il puisse être utilisé dans la pile à combustible, le gaz naturel doit être désulfuré puis reformé avec de la vapeur d’eau et de l’air pour donner un gaz riche en hydrogène. Le coût de ce processus s’avère différent, en fonction du type de pile à combustible.
Pour la pile SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), comme celle qu’utilise Sulzer Hexis, le processus a lieu dans un système de transformation thermique intégré.
Le procédé est simple et bon marché. Il permet, outre le gaz naturel, l’utilisation de gaz liquide, de biogaz ou de mazout.
Par contre, il a des températures de réaction élevées pour les électrodes (jusqu’à 900°C). Cela pose d’énormes contraintes au matériel. Avec la pile PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) utilisée par Vaillant, la transformation «bouillante» se passe à l’extérieur. Ceci présente l’avantage que les températures auxquelles sont soumises les électrodes ne sont que de 80°C. Parce que les piles PEM demandent de l’hydrogène pur comme combustible, le processus s’avère lui très coûteux.
Pour ces deux types de piles, les produits de réaction qui en résultent sont principalement du dioxyde carbone (CO2) et de la vapeur d’eau.
Comme on le voit, cette énergie est très intéressante du point de vue du rendement, mais beaucoup moins quand à la pollution par le CO2.
Cependant, cette technologie représente un marché estimé à plusieurs milliards en Europe d’ici 2010 (plus de 100 milliards USD dans le monde). Les fabricants vont donc naturellement faire de gros efforts marketing en vue de « posséder » ce juteux commerce au détriment, malheureusement, des conséquences importantes au niveau de la pollution climatique.