Le dihydrogène (H2), issu de l’électrolyse de l’eau à partir d’électricité décarbonée ou renouvelable – on parle alors d’hydrogène décarboné ou vert – représente l’un des axes d’investissement prioritaires pour que l’industrie s’affranchisse des énergies fossiles. Cette filière, actuellement en cours de développement avec des projets et des pilotes (électrolyseurs, gigafactories…), représente un marché en forte croissance les prochaines années. Après le lancement des premières usines d’ici deux à trois ans pour approvisionner les industries, l’hydrogène décarboné concernera également la mobilité lourde puis d’autres usages. Cela se traduira par le déploiement d’infrastructures (réseaux, stations…), en complément des moyens de production.
Les avantages d’un fournisseur « One-Shop »
« Nous nous positionnons sur toute la chaîne de valeur, de la génération à la distribution de l’hydrogène, en passant par le transport et le stockage. En tant que fabricant d’instrumentation global, ou « One-Shop », nous fournissons l’ensemble des mesurandes au travers de packages complets, qui apportent des économies et des gains de temps significatifs aux industriels. Nous nous appuyons d’ailleurs sur une expertise acquise depuis des décennies sur la mesure de l’hydrogène », affirme Claude Schelcher, chef de marché Énergie & Transition énergétique chez Endress+Hauser France.
La première étape de la chaîne de valeur de l’hydrogène concerne la préparation de l’eau destinée aux électrolyseurs, une étape qui nécessite la détermination des grandeurs physiques suivantes :
- une mesure de niveau pour la récupération de l’eau de source, de rivière, de la nappe phréatique, via les technologies radar à émission libre et de pression hydrostatique ;
- une mesure de débit (débitmètre électromagnétique Proline Promag W10) ;
- une mesure de pression (des capteurs compacts simples aux modèles les plus précis et avancés) ;
- une mesure de température ;
- une mesure de pression différentielle – typiquement sur des filtres amont/aval pour vérifier l’absence d’un encrassement ou dans le cas contraire, de lancer un nettoyage du filtre ;
- des mesures physico-chimiques (conductivité, pH) pour optimiser la régulation des produits nécessaires à la purification de l’eau.
Une offre de mesure complète pour les électrolyseurs
Quelle que soit la technologie – électrolyseur à membrane échangeuse de protons (Proton Exchange Membrane ou PEM), électrolyseur alcalin et autres technologies en développement – , on retrouve quasiment les mêmes grandeurs physiques que celles mesurées à l’étape précédente :
- une mesure de niveau de l’interface de séparation entre l’hydrogène et le dioxygène, ou O2 (transmetteur radar filoguidé à tige) ;
- une détection de niveaux haut et bas (détecteur à lames vibrantes Liquiphant FTL51B sur les séparateurs pour sécuriser le procédé) ;
- une mesure de pression de l’hydrogène et du O2 ; « l'hydrogène étant une molécule très petite fine, qui a tendance à migrer facilement dans les métaux, nous recommandons une membrane avec un revêtement en or, ou une cellule en céramique, pour les capteurs de pression », précise Claude Schelcher
- une mesure de débit pour l’eau ultra-pure et l’eau recyclée (débitmètre à ultrasons Proline Prosonic Flow200 ou à effet Vortex Proline Prowirl 200) et pour l’hydrogène et le dioxygène ; « nous proposons la meilleure solution parmi cinq technologies (débitmètres massiques thermiques, à ultrasons, à effet Vortex, à ΔP avec différents organes déprimogènes et à effet Coriolis), ce qui est unique sur le marché », affirme Claude Schelcher ;
- une mesure de température ;
- des mesures physico-chimiques ;
- l’analyse des traces d’H2O et de O2 (de l’ordre de quelques ppm) dans l’hydrogène en sortie d’électrolyseur.
« Les mesures se font respectivement avec un analyseur sTDLS J22 et un analyseur à extinction de fluorescence OXY5500, bien souvent regroupés dans un package avec le système d’échantillonnage », décrit Vincent Guillod, responsable des comptes Analyses gaz chez Endress+Hauser France.
Endress+Hauser offre par ailleurs des solutions de mesure pour la mobilité légère, c’est-à-dire les stations de remplissage, avec des débitmètres compatibles avec des pressions maximales de 400 bar (véhicules légers) ou 700 bar (véhicules lourds).
