L’intégration de l’hydroélectricité et de l’hydrogène prend de l’ampleur

En mai, les laboratoires nationaux américains Idaho National Laboratory (INL) et Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) se sont associés au service public réglementé Idaho Power pour déterminer la viabilité de l’intégration de la production d’hydrogène à l’hydroélectricité. Les laboratoires ont noté que cette perspective pourrait donner un nouveau rôle critique aux 17 projets hydroélectriques à faible coût d'Idaho Power, qui génèrent la majeure partie de l'électricité fournie à une zone de 24 000 milles carrés dans l'Idaho et l'Oregon. Le projet « évaluera le couplage des technologies de production électrolytique d'hydrogène avec les centrales hydroélectriques pour identifier des scénarios qui pourraient aider Idaho Power à atteindre son objectif de fournir 100 % d'énergie propre d'ici 2045 », a noté Brett Dumas, directeur des affaires environnementales d'Idaho Power.

Cette mesure est remarquable car, même si l’intérêt pour l’hydrogène a nettement augmenté au cours des cinq dernières années, les efforts visant à intégrer la production d’hydrogène à l’hydroélectricité ont été largement atténués aux États-Unis. La production hydroélectrique représentait environ 6,2 % de la production totale des services publics aux États-Unis en 2022. Selon Selon l'Energy Information Administration (EIA) des États-Unis, environ la moitié de la production hydroélectrique conventionnelle à grande échelle aux États-Unis est concentrée dans l'État de Washington, en Californie et en Oregon.

L’hydroélectricité a joué un rôle crucial dans la région, compte tenu de sa capacité à fournir de l’énergie de base et de sa flexibilité. Cela comprend la modification des sorties de puissance réelle et réactive pour fournir un support de tension, une réponse inertielle, une réponse en fréquence primaire et des réserves de fonctionnement. Cependant, la flexibilité de l’hydroélectricité et de l’hydroélectricité de pompage-turbinage peut être limitée par les exigences spécifiques du site en matière de débits environnementaux, d’irrigation, de navigation, de loisirs, de contrôle des inondations et d’autres services qui ont souvent la priorité sur la production d’électricité.

"En capturant la production d'énergie hors pointe sous forme d'hydrogène, l'hydrogène peut être réélectrifié pendant la demande énergétique de pointe", a déclaré Daniel Wendt de l'INL, chercheur principal et chercheur sur le projet Idaho Power. Le stockage de l'hydrogène comme carburant pourrait également contribuer à stabiliser le réseau et offrir une alternative plus propre à la production d'électricité de secours à partir de combustibles fossiles, a noté le laboratoire.

Cependant, dans le cadre d'un autre objectif notable, le projet évaluera également comment l'excès d'oxygène produit comme sous-produit de la génération d'hydrogène peut être utilisé pour améliorer la qualité de l'eau des rivières. "Les réservoirs derrière les barrages peuvent avoir de faibles niveaux d'oxygène dissous, en particulier en été et au début de l'automne", a expliqué l'INL. "L'oxygène dissous dans une rivière est nécessaire aux poissons et autres espèces aquatiques." Idaho Power constate déjà des résultats positifs en ajoutant de l'oxygène à l'eau qui s'écoule du barrage Brownlee à Hells Canyon, a déclaré Dumas.

Selon Di Wu, ingénieur de recherche en chef et responsable technique du PNNL, les laboratoires exploreront les différents scénarios de déploiement de l'hydrogène via des méthodes avancées de modélisation et d'analyse. "Pour planifier efficacement la production d'hydrogène, des techniques avancées de modélisation et d'optimisation sont nécessaires pour tenir compte à la fois des opportunités de transfert d'énergie et des besoins en oxygène, soumis aux contraintes au niveau du système et des composants", a-t-il noté.

La recherche s’ajoutera à un portefeuille croissant de projets déjà en cours dans le monde entier. Les producteurs d’électricité européens, notamment, mènent la charge pour développer l’intégration de l’hydrogène dans les centrales hydroélectriques, motivés en partie par des incitations visant à permettre une utilisation plus complète des actifs hydroélectriques existants, ainsi que par les perspectives de s’implanter en tant que fournisseur clé sur les marchés émergents de l’hydrogène.

En avril, la société énergétique allemande RWE a annoncé qu'elle s'associerait à la société d'infrastructure Badenova pour construire un pôle hydrogène dans le cadre de l'initiative H2@Hydro sur le Rhin supérieur. RWE prévoit de construire d'ici fin 2026 une installation d'électrolyse d'une capacité de 50 MW dans sa centrale hydroélectrique RADAG Rhin à Albbruck. La centrale au fil de l'eau de base produit 660 GWh par an à la frontière entre l'Allemagne et la Suisse. L’usine d’électrolyse utilisera une partie de cette énergie hydroélectrique pour produire jusqu’à 8 000 tonnes d’hydrogène par an.