L’unité fait la force, surtout lorsqu’il s’agit de sources renouvelables. C'est ce que démontre un projet innovant made in Italy qui a testé la combinaison du photovoltaïque et de l'hydrogène pour rendre une maison autosuffisante en énergie.
Le cœur du système est une pile à combustible à oxyde solide alimentée par de l’hydrogène « fait maison » utilisant l’énergie solaire. Les résultats sont surprenants en termes d'efficacité et ouvrent de nouveaux scénarios d'intégration dehydrogène vert dans le secteur résidentiel. Une histoire de cas entièrement italienne qui trace la voie vers un avenir énergétique plus propre et mieux distribué.
Photovoltaïque et hydrogène : une combinaison gagnante
L'équipe de recherche1 composé de chercheurs universitaires et d’experts en startups SolydEra, spécialisée dans les piles à combustible à oxyde solide, du consortium Stress et Université de Sannio et Molise, a installé un système de cogénération de 1 kW dans une petite maison à énergie quasi nulle (NZEB) de 80 m2 située sur le campus deUniversité de Sannio à Bénévent.
La maison, en plus du système de pile à combustible, est équipée d'un système photovoltaïque de 5,3 kW sur le toit combiné à une batterie au lithium de 11,6 kWh, d'une pompe à chaleur air-air pour le chauffage, le refroidissement et la production d'eau chaude, d'un bassin de 2,2 m2. capteur solaire thermique et sondes géothermiques horizontales.
Hydrogène vert produit et stocké sur place
La pile à combustible à oxyde solide (SOFC) utilisé, de dimensions 1,2 m × 0,5 mx 0,8 m, il est alimenté uniquement par de l'hydrogène, avec un débit d'environ 12 L/min à 15-25 millibars.
L'hydrogène est stocké dans 8 bouteilles externes haute pression (200 bar) pour un total de 64 Sm3, suffisant pour garantir une autonomie de plusieurs jours. Un onduleur hybride gère les flux d’énergie entre le photovoltaïque, la batterie, la pile à combustible, le réseau électrique et les utilisateurs domestiques.
Image : Université de Sannio, International Journal of Hydrogen Energy, CC BY 4.0
Photovoltaïque et hydrogène, rendements et surplus énergétiques records
D'après les tests effectués, le système a démontré la capacité d'atteindre un rendement électrique allant jusqu'à 48 % et un rendement global de 93 %, grâce également à la récupération de la chaleur produite par la réaction électrochimique dans la cellule. Dans des conditions particulières de production photovoltaïque, le système est capable non seulement de satisfaire les charges électriques domestiques, mais également d'injecter le surplus dans le réseau.
Un autre avantage est la possibilité de moduler la puissance de la pile à combustible pour compenser les variations de la production solaire, garantissant ainsi un approvisionnement électrique stable et programmable. Parmi les limites soulignées par les chercheurs, les longs délais de démarrage (environ 24 heures) et le besoin de personnel hautement spécialisé pour la gestion.
Piles à combustible : un avenir dans le résidentiel ?
L'étude, publiée dans la revue Journal international de l'énergie hydrogène (je mets le lien ici), démontre la faisabilité technique de l’intégration de piles à combustible à oxyde solide alimentées à l’hydrogène dans des environnements résidentiels. Une avancée significative vers la décarbonation du secteur de la construction, responsable d’environ 40 % des émissions de CO2.
Cependant, pour que cette technologie se diffuse à grande échelle, il faudra surmonter certains obstacles : à ceux liés à la sécurité, s’ajoutent les coûts encore élevés et le manque d’infrastructures pour la production et la distribution d’hydrogène vert. Mais les avantages en termes d’efficacité, de flexibilité et de réduction des émissions incitent à poursuivre la recherche et le développement dans cette direction.
La combinaison photovoltaïque et hydrogène pourrait s'avérer être un atout pour atteindre les objectifs ambitieux de décarbonation fixés par l'UE pour 2050. Et l'Italie, avec des projets pionniers comme celui-ci, est appelée à jouer un rôle de premier plan dans la transition énergétique de l'Ancienne Europe. Continent. Le défi est lancé, le jeu vient de commencer.
De toute façon, l’avenir énergétique passe aussi par le toit de notre maison.
- Rosa Francesca De Masi, Valentino Festa, Daniele Penchini, Silvia Ruggiero, Giuseppe Peter Vanoli, Alberto Zinno ??