La première batterie domestique à hydrogène : quel est son intérêt ?
La start-up australienne Lavo a lancé la première batterie domestique de stockage d’hydrogène. Un communiqué de presse diffusé à l’occasion la présente comme moins volumineuse, plus « écologique » et contient moins de composants supposés « toxiques » que les batteries lithium-ion traditionnelles. Est-ce vrai?
Faut-il encore introduire les piles domestiques ? Ils permettent par exemple de stocker le surplus de production des panneaux solaires ou d’une petite éolienne et de le restituer lorsque ces appareils produisent trop peu ou pas d’électricité. Entre autres avantages, ils permettent également la « survie » d’un certain temps en cas de panne de courant. Bien que leur prix soit encore élevé aujourd’hui, ils sont déjà vendus régulièrement et suscitent un réel engouement. Certains les considèrent comme un élément essentiel du futur paysage énergétique.
Si le célèbre Tesla Powerwall est souvent cité en exemple dans les médias, plusieurs autres marques, comme Sonnen, LG Chem ou Solarwatt, ont également fait leur marque sur le marché. Tous ces modèles utilisent la technologie de stockage lithium-ion (li-ion), comme nos smartphones, ordinateurs portables ou voitures électriques.
La batterie à hydrogène : tout est beau !
La jeune société australienne Lavo a sans doute aussi perçu un marché potentiel, mais parie plutôt sur une « nouvelle énergie » à la mode : l’hydrogène. Selon un communiqué de presse publié lors de son récent lancement sur le marché australien, cette batterie, appelée Lavo Green Energy Solar System, utilisera l’électricité produite par des cellules solaires pour produire son propre hydrogène en électrolysant de l’eau puis en la stockant à « l’état solide ». . « (hydrure métallique) à une pression de 30 bars ou 30 fois la pression atmosphérique. Voir l’article : Barbara Pompili inaugure la première borne de recharge ultra-rapide avec batterie. Ce type de stockage d’hydrogène est également appelé stockage à absorption. En cas de demande d’énergie, la batterie Lava va retirer l’hydrogène des hydrures et le reconvertir en électricité en la pile à combustible.
Tout semble bon sur le papier : la capacité de stockage annoncée de la batterie Lava est de 40 kWh contre 10 à 14 kWh pour les batteries lithium-ion concurrentes. Sa durée de vie serait de 30 ans (au lieu de 15 pour le Li-ion) et serait « plus compacte » à capacité de stockage équivalente. Même selon Leo, elle ne contiendrait aucun « élément toxique (sic) contrairement aux batteries lithium-ion ».
Seul bémol reconnu : son prix. Actuellement disponible uniquement en Australie, la batterie à hydrogène y est vendue 34 750 dollars australiens soit 22 000 euros. Le lancement promet un prix de 18 700 € lors du lancement international prévu en 2022, mais ce prix reste environ 3 fois plus cher que le prix du Powerwall 2 par exemple.
A lire aussi :
Promesses et réalité
Transport ferroviaire : l’hydrogène est trop cher ! Voir l’article : L’auto-consommation solaire innove en connectant l’énergie.
Malheureusement, trop peu de gens comprennent ce fait fondamental de la physique : chaque fois qu’une forme d’énergie est convertie en une autre forme, une partie de cette énergie est « perdue » sous forme de chaleur. L’ampleur de cette perte détermine le rendement de conversion. La valeur des différentes batteries lithium-ion domestiques évoquées ci-dessus, qui stockent l’électricité sous forme chimique puis la récupère lors de la décharge, oscille entre 90 et 93 %. Autrement dit, plus de 90% de l’électricité produite par vos panneaux photovoltaïques et stockée dans la batterie sera restituée et donc utilisable dans votre logement.
Qu’en est-il de la batterie à hydrogène Lava ? La plupart des experts s’accordent généralement à dire que l’efficacité de l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène est d’environ 70 %. La restitution de l’électricité dans la pile à combustible est d’environ 50 à 60 %. Même si l’on fait abstraction de l’efficacité de stockage de l’hydrogène gazeux à 30 bar dans les hydrures métalliques solides (pour laquelle je n’ai pas de chiffres), l’efficacité totale de cette batterie à hydrogène est au mieux de 42% (0,70 x 0,60) et probablement encore beaucoup moins. Conclusion : utiliser cette forme de stockage « perd » au moins 60% de l’électricité produite par votre outil de production. Au final, la capacité réelle de cette batterie à hydrogène est donc probablement inférieure à 15 kWh, soit la même que celle des batteries lithium-ion domestiques.
Vous avez dit « toxique » ?
Quant à la « compacité » citée par Lavo, la surface annoncée de sa batterie murale est de 1,6 m2 contre 0,86 m2 pour la Tesla Powerwall 2. Voir l’article : Une borne de recharge peut-elle être couplée à des panneaux solaires ?. C’est tout.
Quant à l’affirmation selon laquelle une batterie à hydrogène ne contient pas d’éléments « toxiques » contrairement aux batteries lithium-ion, c’est tout simplement de la malhonnêteté académique. Il n’y a pas vraiment d’éléments « toxiques » ou de « terres rares » dans les batteries lithium-ion malgré les fake news qui circulent trop souvent sur le sujet. Si certains métaux qui en contiennent, comme le lithium ou le cobalt, font l’objet de polémiques, nous avons déjà expliqué sur cette page qu’il s’agit de rumeurs infondées et qui se propagent malheureusement trop souvent. L’eau de mer contient environ 1,8 mg de lithium par litre et aucun nageur ou poisson n’en a jamais souffert. Le cobalt est un oligo-élément nécessaire au corps humain. Elle est notamment associée à certaines protéines et notamment à la vitamine B12. De plus, ces métaux sont scellés hermétiquement dans les batteries lithium-ion et ne peuvent s’échapper qu’en cas d’accident pouvant détruire le boîtier de la batterie, ce qui est très rare.
D’autre part, faut-il rappeler que les piles à combustible comme celles de ces batteries à hydrogène contiennent du platine, l’un des métaux les plus rares de la croûte terrestre ? Parce qu’il a été utilisé comme catalyseur, on commence à le détecter dans toutes les parties de l’environnement et particulièrement dans l’atmosphère urbaine. La pluie emporte l’air et l’écoulement le conduit vers les stations d’épuration. Selon Wikipedia, « les niveaux de platine augmentent même dans l’urine humaine et tous ses composés sont hautement toxiques ».
Risques d’explosion
A lire aussi :
Empreinte écologique des batteries : rumeurs et faits
La question de la sécurité demeure. Les hydrures métalliques sont très réactifs à l’air et à l’humidité. Une réaction peut se produire avec production de chaleur et d’hydrogène. Le gaz hydrogène est la plus petite molécule. Le risque de fuite est donc plus élevé que pour tout autre gaz. Il est vraiment difficile de boucher complètement les réservoirs et tubes contenant de l’hydrogène, surtout lorsqu’il est comprimé : ce gaz inodore et incolore peut s’échapper par des ouvertures microscopiques.
Il faut aussi savoir que l’hydrogène est très inflammable : l’énergie nécessaire pour s’enflammer est dix fois inférieure à l’énergie nécessaire pour enflammer le gaz « naturel ». De plus, lorsque l’hydrogène est comprimé et qu’une fuite se produit, le nuage de gaz se dilate fortement et l’effet Joule-Thompson inverse se produit. L’hydrogène qui fuit s’échauffe et cela peut suffire à s’enflammer spontanément. Cette faible valeur de l’énergie minimale d’allumage du mélange hydrogène-air augmente donc significativement le risque d’explosion. C’est probablement le scénario qui s’est produit en juin 2019 lors de l’explosion de la station-service de distribution d’hydrogène en Norvège. De tels incidents dans les usines de production d’hydrogène ne sont pas rares.
En conclusion, il nous semble que si l’hydrogène est à la mode – pour des raisons souvent peu rationnelles – son utilisation dans une batterie domestique n’est pas une bonne idée. On regrette aussi que de nombreux confrères journalistes se soient contentés de reproduire le communiqué de Leo tel quel et les bienfaits miraculeux qu’il annonce, sans le moindre esprit critique…
Comment transformer l’hydrogène en liquide ?
Et vous, seriez-vous prêt à vous procurer une batterie Lava trois fois plus chère et deux fois plus grosse qu’une batterie domestique classique ; vous faisant perdre plus de 60% de l’électricité produite par vos panneaux et présentant un risque d’explosion dans votre habitation ?
A lire aussi :
Comment compresser de l hydrogène ?
La chaudière à hydrogène débarque en France
Comment séparer l’hydrogène ?
Un très petit atome d’hydrogène est parmi les plus difficiles à contenir, même sous la forme d’une molécule moléculaire. Pour le liquéfier, il faut le refroidir à environ -253°C (de tous les gaz, seul l’hélium est plus difficile à liquéfier). Cette liquéfaction est actuellement très énergivore.
Comment avoir de l’hydrogène liquide ?
Comment éliminer l’hydrogène de l’eau ? Le processus de séparation de l’eau en hydrogène et oxygène est connu sous le nom d’électrolyse. Cette méthode fonctionne en faisant passer un courant dans de l’eau qui contient un électrolyte soluble. Ce courant électrique décompose l’eau en ses composants séparément au niveau des deux électrodes.
Comment produire de l’hydrogène ?
Une méthode éprouvée de compression de l’hydrogène consiste à utiliser des compresseurs alternatifs. Les compresseurs à piston sont généralement disponibles en versions lubrifiées à l’huile ou non lubrifiées à l’huile.
La séparation de l’hydrogène et de l’oxygène dans l’eau est réalisée par un processus appelé « électrolyse aqueuse », dans lequel deux molécules d’hydrogène et d’oxygène sont séparées en gaz individuels séparés de « réaction évolutive ». Chaque réaction évolutive est induite par une électrode en présence d’un catalyseur.
Où trouver de l’hydrogène ?
Le reformage du gaz naturel avec de la vapeur surchauffée est un procédé souvent utilisé pour produire de l’hydrogène. Sous l’action de la vapeur d’eau et de la chaleur, les atomes qui composent le méthane (CH4) se séparent et se redistribuent en hydrogène (H2) d’une part et en dioxyde de carbone (CO2) d’autre part.
Comment est fabriqué l’hydrogène pour les voitures ?
Il existe trois façons de produire de l’hydrogène : l’électrolyse aqueuse, le reformage de gaz (ou reformage à la vapeur) et la pyrolyse du méthane.
Comment transformer l’eau en hydrogène ?
Comment produire de l’hydrogène vert ? Production d’hydrogène vert L’hydrogène peut être produit par « électrolyse aqueuse » : ce procédé consiste à faire passer un courant électrique dans l’eau pour décomposer ses molécules (H2O) et en extraire l’hydrogène.
Comment est fabriqué l’hydrogène pour les voitures ?
L’hydrogène est partout dans l’espace. Même sur Terre, mais c’est rarement propre. Il est généralement associé à d’autres éléments comme l’oxygène ou le carbone. Pour servir l’industrie, il doit donc être séparé de ces éléments.
Les procédés industriels d’électrolyse nécessitent aujourd’hui 1 litre d’eau et 5 kWh d’électricité pour produire 1000 litres d’hydrogène sous forme de gaz à pression atmosphérique. Ce gaz doit ensuite être comprimé à 700 bar pour une utilisation automobile.
Quels sont les inconvénients de la voiture à hydrogène ?
Electrolyse de l’eau Une molécule d’eau, soumise à un courant électrique à travers deux électrodes, se dissocie en gaz oxygène et hydrogène : c’est l’électrolyse. Le courant électrique dissocie la molécule d’eau en ions hydroxyde (OH) – à la cathode et en protons H à l’anode.
Pourquoi ne roule T-ON pas à l’hydrogène ?
Les procédés industriels d’électrolyse nécessitent aujourd’hui 1 litre d’eau et 5 kWh d’électricité pour produire 1000 litres d’hydrogène sous forme de gaz à pression atmosphérique. Ce gaz doit ensuite être comprimé à 700 bar pour une utilisation automobile.
Pourquoi stocker l’hydrogène ?
Quelle est la procédure actuelle pour stocker l’hydrogène dans les voitures, pourquoi ? L’hydrogène peut également être stocké sous forme liquide en le refroidissant à très basse température. En liquéfiant l’hydrogène, il est possible d’augmenter encore sa densité et ainsi de réduire la taille des espaces de stockage.
Points noirs de la technologie de l’hydrogène Production à forte intensité énergétique de piles à combustible et de réservoirs ; Voitures très chères et offre limitée; Complexe de transport et de stockage de l’hydrogène et réseau extrêmement limité ; Production d’hydrogène problématique.
Pourquoi l’hydrogène n’est pas plus utilisé ?
La raison de l’inefficacité de l’hydrogène est le processus de transfert d’énergie nécessaire pour conduire une voiture. C’est ce qu’on appelle parfois la transition des vecteurs énergétiques.
Comment conserver l’hydrogène ?
Stockage d’énergie renouvelable sous forme d’hydrogène L’hydrogène peut être utilisé pour stocker de l’électricité, ce qui permet de compenser la production excessive d’électricité renouvelable (solaire, éolienne, etc.) à certains moments et son manque à certains moments.
Comment conserver l’hydrogène ?
Quels sont les avantages de l’hydrogène ? Les avantages de l’hydrogène sont nombreux : c’est la bonne solution pour remplacer les énergies fossiles (notamment pour les transports, car l’autonomie est grande). Nous consommons de l’énergie sans émissions directes de gaz à effet de serre.
La raison de l’inefficacité de l’hydrogène est le processus de transfert d’énergie nécessaire pour conduire une voiture. C’est ce qu’on appelle parfois la transition des vecteurs énergétiques.
Quels sont les dangers de l’hydrogène ?
La technique de pointe pour stocker le plus d’hydrogène possible dans un volume limité consiste à transformer l’hydrogène gazeux en hydrogène liquide par refroidissement à très basse température. L’hydrogène est liquéfié lorsqu’il est refroidi à une température inférieure de -252,87 ° C.
Comment est stocker l’hydrogène ?
Stockage en station Si le stockage mobile reste un gros problème, le stockage local dans des réservoirs est possible avec les technologies disponibles : hydrogène comprimé stocké sous pression dans un « réservoir à vodka » ; hydrogène liquéfié dans un récipient cryogénique.
Pourquoi l’hydrogène est difficile à stocker ?
Pourquoi presser l’hydrogène ? L’hydrogène a une haute densité énergétique, mais sous forme gazeuse il n’est pas compact à la pression atmosphérique, c’est le gaz le plus léger et le moins dense (0,083 g/l à 20°C et 1 bar). Par conséquent, ce gaz est fortement comprimé avant utilisation.