De l’hydrogène à l’infini : Production, transmission, entreposage et utilisation sécuritaires et économiques de l’hydrogène

PG&E s’engage à devenir carboneutre d’ici 2040, soit cinq ans avant l’objectif actuel de carboneutralité de la Californie. Afin de soutenir cet effort, elle explore de nouvelles technologies et des carburants plus propres, comme l’hydrogène.

Pour y parvenir, l’entreprise a lancé le projet De l’hydrogène à l’infini (H2∞) afin d’étudier la faisabilité de mélanger l’hydrogène d’une installation de production dans des doublements de pipeline à grande échelle et des équipements associés imitant les systèmes de transmission existants qui devront être utilisés. Le projet offrira la recherche et le développement, les essais, les formations et l’éducation permettant de faire avancer le mélange jusqu’aux réseaux de transport.

Le projet déterminera les facteurs requis pour utiliser l’infrastructure existante de façon sécuritaire pour le transport des mélanges d’hydrogène et de gaz naturel sur de longues distances. En démontrant une approche sécuritaire, l’entreprise réduit le besoin d’obtenir des permis et de construire de nouveaux réseaux de pipelines exigeants en capital pour fournir de l’hydrogène à grande échelle.

H2∞ est l’étude sur l’hydrogène la plus complète au pays et a proposé des installations de démonstration, qui offriront des réponses pour présenter le potentiel sécuritaire et fiable de l’hydrogène à faible teneur en carbone comme source d’énergie renouvelable, non seulement pour les clients de PG&E, mais aussi pour l’industrie mondiale du gaz naturel. L’installation désignée permettra l’étude contrôlée et sécuritaire de l’injection, de l’entreposage et de la combustion de différents mélanges d’hydrogène dans un large éventail d’utilisations finales.

Le projet partage son emplacement avec le Centre d’énergie de Lodi de l’Agence d’énergie de la Californie du Nord (NCPA) et le Centre d’hydrogène de Lodi proposé. GHD a mis au point l’aménagement préliminaire du terrain pour le Centre d’hydrogène de Lodi en fonction d’un électrolyseur de référence de 60 mégawatts pouvant être adapté sur place pour produire plus de 150 mégawatts. Grâce à une conception technique préliminaire menant à une estimation des coûts détaillée, nous avons déterminé la voie à suivre pour la mise en œuvre. Celle-ci comprenait les jalons majeurs de conception et de construction de l’installation.

Afin de produire initialement 24 tonnes métriques d’hydrogène à faible teneur en carbone par jour, le projet utilisera la technologie commerciale d’électrolyse par membrane échangeuse de protons (PEM) et l’alimentation faible en carbone connectée au réseau. L’installation avoisinante pour le contrôle de la pollution des eaux, exploitée par la Ville de Lodi, fournira de l’eau recyclée à l’électrolyseur. L’hydrogène de cette installation sera principalement utilisé pour être mélangé au gaz naturel du Centre d’énergie de Lodi afin de produire de l’électricité. L’hydrogène restant pourra être utilisé par H2∞ ainsi que pour alimenter les camions moyens et lourds. Il aidera aussi à décarboniser les activités du port d’Oakland et d’autres installations.

À titre d’entreprise d’experts-conseils pour l’installation de production et les études du système de transmission de l’hydrogène, nous avons optimisé l’usage du site et avons tiré profit des synergies pour les demandes de conception, de permis et de financement subséquentes afin que les deux projets soient bien intégrés.

Nous avons été retenus pour fournir une étude complète à grande échelle en contexte réel dans le but d’établir les paramètres sécuritaires et économiques de production, de transmission, d’entreposage et d’utilisation d’hydrogène. Notre équipe a conçu des installations pour effectuer des essais physiques des procédés en contexte réel et déterminer les effets sur l’infrastructure et les autres défis qu’implique le mélange de l’hydrogène. Les essais comprendront trois composantes principales :

1. Doublement de pipeline à grande échelle : Construit et exploité de la même façon que les pipelines de transmission de gaz naturel, mais de façon indépendante afin d’effectuer les essais de façon sécuritaire.
2. Installations d’essai destructif à grande échelle : Construites pour permettre la compatibilité de l’équipement et les essais des matériaux, des fuites et de l’intégrité, poussés au point de la destruction pour aider à déterminer les limites de sécurité.
3. Essais de laboratoire – Centre de contrôle pour l’installation de recherche et d’essai, et infrastructure numérique pour la surveillance et le contrôle du pipeline et de l’équipement d’essai.

Les résultats de ces études et de ces recherches fourniront les connaissances au sujet de la compatibilité du système de transport existant avec les mélanges contenant jusqu’à 30 % d’hydrogène (potentiellement plus durant les phases subséquentes) à une pression de service d’environ 750 livres par pouce carré (psi). Du plus, H2∞ sera réalisé sur de plus longues périodes (10 ans ou plus) que celles visées par les études actuelles, ce qui répondra au grand besoin d’évaluer l’utilisation des infrastructures de transport existantes. Le projet H2∞ favorisera l’essai des composantes dans un environnement contrôlé, comblant un écart critique dans l’augmentation des capacités du laboratoire.

PG&E est présentement en train de mettre au point H2∞ en tant que projet industriel conjoint (JIP) afin de collaborer aux stades de conception technique (Phase 1), ainsi que de superviser l’essai à long terme et à grande échelle et l’évaluation avec un accès aux résultats complets (Phase 2 et au-delà). Pour en savoir davantage, visitez le http://www.pge.com/hydrogen ou envoyez un courriel à hydrogen@pge.com.

Ce projet ambitieux est inédit en Amérique du Nord. Il s’agit du premier essai pratique des effets des fortes concentrations en hydrogène dans les systèmes à haute pression.

H2∞ fournira la capacité d’essai requise afin d’obtenir la connaissance en contexte réel nécessaire pour créer des technologies et procédés sécuritaires et économiques. Cet essai est crucial, parce que les études ont démontré qu’ajouter de l’hydrogène au gaz naturel peut compromettre les propriétés des matériaux. Ce projet rigoureux et complet aidera à fournir des solutions, dans l’espoir de réussir à établir une installation de mélange d’hydrogène au gaz, ce qui nous aiderait à faire transitionner le secteur du gaz vers la carboneutralité. 

En plus de déterminer les effets spécifiques et les solutions, H2∞ fournira une formation pratique de la main-d’œuvre, éduquera le public et stimulera la demande du marché pour les combustibles à faible teneur en carbone.