Production d’hydrogène avec Photovoltaïque

Le vecteur énergétique hydrogène se développe en remplaçant certains usages qui utilisent des carburants fossiles. C’est notamment le cas de la mobilité lourde à forte charge comme les camions, bus et véhicules utilitaires. Cette conversion en véhicules hydrogène viendra compléter l’offre des véhicules électriques et nécessite le développement des énergies renouvelables comme le photovoltaïque, l’hydroélectricité ou l’éolien.

Afin d’assurer la production d’hydrogène par électrolyse pour alimenter des véhicules d’entretien d’un futur centre routier situé à 1000 mètres d’altitude, ce projet d’étude s’est fixé l’objectif d’atteindre une puissance installée minimum de 1MWc de panneaux photovoltaïques.

Pour atteindre l’objectif ambitieux de 1MWc sur ce bâtiment, une toiture plate a été retenue car elle permet également d’obtenir l’orientation en shed idéale des panneaux de 35° afin d’éviter un enneigement hivernal tout en pouvant être végétalisée. Il a été nécessaire également de couvrir une façade sud (verticale) de silos de stockage ainsi qu’une toiture en pente de 18°.

Ainsi, l’ensemble des toitures et façade participe à l’effort de production. Le productible final en considérant la perte neige en décembre, janvier et février est de 1’121’731 kWh (1’157’115 kWh brut sans neige). La production spécifique est de 1107 kWh/kWc y compris donc en considérant la perte de production avec la neige pour le pan à 18° d’inclinaison.

Le productible a été poussé au maximum avec des panneaux Meyer Bürger. Les modules Meyer Bürger sont parmi les meilleurs au monde avec une grande performance à faible illumination, un très bon coefficient de température et sans perte de dégradation initiale de type LID (light induced degradation).

Stockage et distribution d’hydrogène

L’objectif de 1MWc étant atteint avec plus de 70% des panneaux à 35° ou plus, l’énergie photovoltaïque pourra permettre la production d’hydrogène nécessaire à l’exploitation de la flotte du centre.
Au sud du bâtiment, le projet propose une zone dévolue à l’hydrogène, cette zone se situe dans le parcours journalier des véhicules pour une utilisation optimale. A l’entrée du site, la station peut être envisagée dans un futur proche être utilisée par du public également (pas de circulation autour du bâtiment).

Elle se divise en trois parties :

1. La zone comprenant la production à proprement parler, à savoir l’électrolyseur, le stockage tampon et le compresseur.
2. La zone de stockage. Le projet propose une loge double pour le conteneur mobile H2 (dock in). Cette proposition emploie une solution de type conteneur Hydrospider avec une platine qui permet le remplissage du conteneur et une autre platine qui permet l’utilisation d’un conteneur pour alimenter la station. La loge double ajoute de la flexibilité et facilite l’approvisionnement externe en cas de besoin.
3. La zone de station-service, idéalement placée dans le flux des véhicules et située en proximité́ directe de la production.

Station de production et de distribution d’hydrogène – 2e place au concours pour le centre d’entretien routier. Implantation de la station H2 : TECPHY Plan du bâti : PONT12

Récupération d’énergie thermique

Valorisant les importants rejets thermiques de la production d’hydrogène, la récupération énergétique est un atout majeur du projet. Dans le but d’assurer le confort sans production de chaleur supplémentaire, il s’agit d’accumuler l’énergie sur un rythme saisonnier.

L’ intention est d’utiliser le plus souvent le photovoltaïque et l’électrolyseur sera enclenché dès que le PV produit 10% de sa puissance nominale. Au regard de la production PV en enclenchant l’électrolyseur dès 10% de sa puissance nominale électrique, avec comme postulat une puissance d’électrolyseur 200 kW et un calcul de l’énergie de récupération, soit 30% de la production PV tant que Puissance < 200 kW, en regroupant des calculs à pas de temps horaire par mois, cela donne des quantités d’énergie thermique en kWh ci-dessous . Cette énergie peut être injecté dans le bâtiment, dans réseau de chaleur à distance, dans des sondes géothermiques ou un réservoir thermique à changement de phase pour un stockage saisonnier.

Bureau d’architecture PONT12 Maître de l’ouvrage : République et Canton de Neuchâtel (Département du développement territorial et de l’environnement) et Confédération (Office fédéral des routes) Concours à un degré en procédure ouverte 2ème prix, 2ème rang   Autres mandataires : Spécialiste hydrogène photovoltaïque TECPHY Ingénieur civil DIC SA Ingénieurs Ingénieur CVS OXY Ingénierie Sàrl