Le Stockage d’Hydrogène dans le Fer: Une Batterie Économique pour l’Hiver

Imaginez un monde où l'énergie solaire estivale excédentaire pourrait être stockée efficacement pour répondre à nos besoins énergétiques hivernaux. C'est précisément ce que les chercheurs de l'ETH Zurich en Suisse ont réussi à accomplir grâce à une méthode innovante et économique de stockage de l'hydrogène vert dans du minerai de fer.

Une solution inspirée du passé

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Wendelin Stark s'est inspirée du procédé historique de production d'hydrogène par réduction du minerai de fer, inventé en 1784. En utilisant ce principe, ils ont mis au point une méthode de stockage de l'hydrogène particulièrement adaptée aux pays comme la Suisse, où l'énergie solaire est abondante en été mais rare en hiver.

Le processus de stockage

L'excédent d'énergie solaire estivale est utilisé pour produire de l'hydrogène vert par électrolyse de l'eau. Cet hydrogène est ensuite injecté dans des réacteurs en acier inoxydable remplis de minerai de fer chauffé à 400°C. L'hydrogène extrait l'oxygène de l'oxyde de fer, laissant du fer et de l'eau dans le réacteur, prêts à être stockés sans dépense énergétique supplémentaire.

Récupération de l'hydrogène stocké

Lorsque l'hydrogène est nécessaire, de la vapeur d'eau est introduite dans le réacteur. L'hydrogène peut alors être facilement converti en électricité ou en chaleur selon les besoins.

Les avantages de cette méthode

• Le minerai de fer utilisé est abondant, peu coûteux et ne nécessite pas de traitement supplémentaire.
• Les réacteurs sont simplement construits en acier inoxydable, un matériau courant et robuste.
• Le processus de chargement se déroule à pression ambiante, éliminant le besoin de réservoirs haute pression typiquement nécessaires pour stocker l'hydrogène gazeux.

Un projet pilote prometteur

L'équipe de recherche a testé sa technologie sur le campus de l'ETH à Hönggerberg, utilisant trois réacteurs en acier inoxydable d'une capacité de 1,4 mètre cube chacun, remplis de 2 à 3 tonnes de minerai de fer. Cette installation pilote peut stocker environ 10 mégawattheures d'hydrogène pendant de longues périodes, ce qui produira entre 4 et 6 mégawattheures d'énergie électrique, suffisamment pour alimenter 3 à 5 foyers suisses pendant l'hiver.

D'ici 2026, l'équipe vise à répondre à un cinquième des besoins en électricité hivernale du campus en utilisant l'énergie solaire estivale stockée sous forme d'hydrogène dans le fer.

- Professeur Wendelin Stark, ETH Zurich

Perspectives d'avenir

Selon les chercheurs, l'augmentation de la capacité de stockage ne nécessite que l'ajout de réacteurs supplémentaires, le matériau de traitement pouvant remplir son rôle pendant des années avant de devoir être remplacé. Pour alimenter l'ensemble de la Suisse pendant les mois d'hiver, il faudrait environ 15 à 20 TWh d'hydrogène vert par an et 10 millions de mètres cubes de minerai de fer, soit 2% de la production annuelle des mines de fer australiennes.

Bien qu'il soit difficile d'établir un coût précis à partir de ce petit projet pilote, cette technologie ingénieuse issue du passé semble prometteuse pour répondre à nos besoins énergétiques saisonniers de manière abordable et durable. Une solution innovante pour stocker l'énergie verte à grande échelle et décarboner notre mix énergétique.