Une solution économique et durable pour le stockage de l'hydrogène

Le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) participe activement à un projet Horizon Europe récemment financé, axé sur le stockage de l'hydrogène et plus particulièrement sur le développement de réservoirs à haute pression pour le secteur des transports et de la mobilité. S'inscrivant dans la vision à long terme d'une contribution de l'hydrogène à 24 % des besoins énergétiques de l'Europe d'ici à 2050, le projet ECOHYDRO (Economic Manufacturing Process of Recyclable Composite Materials for Durable Hydrogen Tanks) répondra à la demande croissante de solutions de stockage efficaces.

Répondre au besoin de solutions de stockage de l'hydrogène

"Il existe une demande pressante pour des solutions de stockage substantielles à différents points de la chaîne de production et de consommation d'énergie", explique Henri Perrin, à la tête du groupe "Manufacturing of Advanced Composites" du département des matériaux du LIST. Henri Perrin est également l'investigateur principal du projet. "Nous avons également besoin de méthodes de transport efficaces entre les phases de production et d'utilisation finale." On s'attend à ce que d'ici 2050, des réservoirs de stockage d'une durée de vie allant de trois à quinze ans soient nécessaires, étant donné que les experts prévoient une adoption généralisée de l'hydrogène dans diverses applications de transport. Il est donc clairement nécessaire de faire progresser les technologies de stockage de l'hydrogène et de ses dérivés et d'en faire des vecteurs d'énergie véritablement durables. "L'objectif d'ECOHYDRO, explique-t-il, est de démontrer qu'il est possible de transporter davantage d'hydrogène dans des remorques tubulaires ou des camions, à des pressions plus élevées et à un coût réduit."

"Les solutions actuelles avec des réservoirs plus petits ne permettent pas d'atteindre les objectifs de coût. Dans le cadre du projet, nous étudierons la mise à l'échelle dans un modèle de laboratoire et explorerons la faisabilité du passage à une grande échelle industrielle. Nous essaierons également de prouver que nous pouvons stocker plus d'hydrogène et le transporter en toute sécurité dans des camions lourds avec des réservoirs plus légers et plus efficaces", a-t-il ajouté.

La contribution du LIST dans le cadre d'une nouvelle approche de fabrication

ECOHYDRO est un effort conjoint entre 15 acteurs académiques et industriels européens, coordonné par l'IMT (Institut Mines-Télécom) Nord Europe. Le LIST joue un rôle important dans le projet, notamment dans la construction du réservoir de stockage d'hydrogène.

"Le projet ECOHYDRO introduit une approche innovante qui implique la photopolymérisation in situ -un processus qui utilise la lumière pour transformer une résine liquide en une forme solide en initiant une réaction chimique- pendant le processus d'enroulement. Le résultat est un réservoir presque prêt à l'emploi immédiatement après l'enroulement, ce qui élimine la nécessité d'une étape de durcissement séparée", explique Henri Perrin.

Le LIST contribue à la mise à l'échelle de cette technologie en proposant une modélisation thermique et mécanique jusqu'à l'échelle réelle. En outre, il démontre les fonctionnalités uniques de la résine durable fournie par Arkema, leader dans le domaine des matériaux de spécialité et partenaire industriel du projet. Ces fonctionnalités sont obtenues grâce au développement du processus de réparabilité, à l'amélioration de la capacité d'autocicatrisation et à la facilitation de l'assemblage multi-matériaux et du post-formage du réservoir cylindrique ainsi produit.

"Relever de tels défis scientifiques et techniques permet de simplifier l'ensemble du processus, ce qui se traduit par une réduction des coûts de production et une amélioration de l'efficacité du produit final", explique Henri Perrin. "Les principales avancées de cette approche sont doubles. Tout d'abord, nous éliminons une étape de production coûteuse, ce qui rend le processus plus économiquement viable. Deuxièmement, nous mettons en œuvre un système de résine recyclable, en optant pour un thermoplastique plutôt qu'un thermodurcissable. Cela améliore non seulement la durabilité du processus, mais contribue également à une approche plus efficace sur le plan énergétique et plus respectueuse de l'environnement", conclut-il.

L'initiative, qui s'inscrit parfaitement dans l'ambition du LIST de développer des technologies ciblant les réservoirs d'hydrogène recyclables, démarre officiellement en février 2024 et bénéficiera d'un financement de près de 10 millions d'euros au cours des quatre prochaines années, avec une part très importante pour les partenaires luxembourgeois.

H³ Luxembourg, membre du groupe Haesaerts et leader européen du transport de produits chimiques en citerne, est l'un de ces partenaires. À propos de la collaboration avec le LIST, Luc Haesaerts, CEO de H³ Luxembourg, a déclaré: "Nous sommes ravis de collaborer avec le LIST dans le cadre du projet ECOHYDRO, en tirant parti de son expertise dans le domaine des composites. En tant qu'entreprise luxembourgeoise dédiée à l'avancement d'une logistique efficace de l'hydrogène à travers l'Europe, nous reconnaissons que notre partenariat enrichit notre parcours." Parallèlement, le Dr Levent Kirkayak, chef de l'unité Structural Composites du département matériaux du LIST, souligne qu'ECOHYDRO ne met pas seulement en évidence l'engagement du LIST dans la recherche pionnière dans le domaine de la technologie de l'hydrogène, mais qu'il s'aligne également sur la mission du centre d'innovation Sustainable Composite Materials and Manufacturing (SCMM).

Damien Lenoble, directeur du département matériaux, ajoute: "Nous sommes particulièrement heureux de voir les résultats des initiatives stratégiques que nous avons lancées il y a deux ans pour renforcer l'impact du Luxembourg et du LIST sur les innovations européennes. Il s'agit d'une démonstration exemplaire de la manière dont nos feuilles de route de recherche sur l'hydrogène et les matériaux composites durables convergent pour relever l'un des défis les plus pressants associés au déploiement de l'économie de l'hydrogène: assurer son stockage sûr, sécurisé et durable pour le transport. La collaboration avec notre partenaire universitaire, IMT Nord Europe, a été particulièrement légère et efficace, tandis que la participation active de notre partenaire luxembourgeois, CI Logistics, garantit une mise à l'essai rapide de la solution développée sur le marché."