Dimensionnement d’une installation photovoltaïque pour la production d’hydrogène

Quel est le dimensionnement optimal pour une installation photovoltaïque alimentant la production par électrolyse d’hydrogène bas carbone ?

Détail du coût de production de l’hydrogène

L’analyse de la répartition du coût du carburant H₂ indique l’influence des CAPEX et OPEX par lot (HRS, PV, batterie…) sur le prix final de production de l’hydrogène.

Exemple de répartition détaillée du coût CHF / kg H2 selon la puissance PV installée : 3,8 MWc et 2,4 MWc

La répartition du coût souligne la prédominance de la part d’approvisionnement en énergie photovoltaïque sur la part de l’infrastructure de production, stockage et distribution d’hydrogène. Le coût (TCO PV) de l’installation photovoltaïque est le facteur principal du coût kg H₂. A contrario le prix de la batterie représente une faible part de l’investissement du fait de sa capacité réduite. La batterie permet de lisser les pics de production PV et augmente limite les échanges avec le réseau. Son dimensionnement doit faire l’objet d’une optimisation. De plus la baisse du coût du kg H₂ assurée par la vente de chaleur est associée à un investissement minime en cogénération comme le montre l’ensemble des scenarii.

Optimisation du dimensionnement photovoltaïque

L’augmentation de la puissance PV est économiquement rentable et permet de tirer des revenus en plus de l’intérêt environnemental. Avec la vente de la chaleur produite par cogénération, elles participent à réduire de ~8 à ~6,2 CHF / kg H2. Le TCO moyen de la production photovoltaïque ramené au kWh produit sur 20 ans se situant entre 0,082 et 0,084 CHF / kWh selon les scenarii.

En augmentant l’installation PV de 2,4 MWc (à droite) à 3,8 MWc (à gauche), le TCO PV réparti dans le coût du kg H₂ augmente de 2,87 CHF mais entraîne une baisse liée aux échanges avec le réseau électrique de 3,07 CHF / kg H₂ sur ce même coût. Sur la figure, l’achat d’électricité (à droite) devient donc un revenu (à gauche) en passant dans les valeurs négatives.

La conséquence finale de cet investissement PV supplémentaire est donc une baisse de 0,20 CHF du coût kg H₂ pour une même production.

Cette répartition du coût est à mettre en regard des projections des paramètres économiques sur la prochaine décennie.

De la répartition des coûts, on déduit qu’une augmentation du coût de l’électricité rendront les scenarii avec une installation photovoltaïque importante plus avantageux encore sur le plan économique.