Hydrogène ou batterie pour votre entreprise ?

Pour des heures et des jours, une batterie est le meilleur stockage, et elle rapporte chaque jour. Pour une saison entière, l'hydrogène fonctionne en théorie, mais vous perdez en route environ deux tiers de votre énergie. Un système hors réseau couvre donc les quelques semaines sombres avec un groupe électrogène ou le réseau, pas avec une citerne d'hydrogène. Sur un site raccordé, la même logique vaut pour un système de batterie pour entreprise.

Vous connaissez peut-être cette situation. En juin, votre toiture produit plus que tout le site ne peut consommer. En janvier, la même toiture donne une fraction, et la batterie est vide avant la fin de la journée. Quelqu'un dit alors ce qu'on lit sur tous les forums. Une batterie ne tient que quelques heures ; l'hydrogène serait la vraie batterie, de l'été à l'hiver.

Cette idée a raison sur le problème et tort sur la solution, pour presque toutes les entreprises. Le coût caché n'est pas seulement le prix des machines. C'est l'énergie perdue et le gaz à stocker en sécurité. Ce sont aussi les années d'attente, alors qu'une batterie pourrait déjà économiser chaque jour.

Une ferme à Saint-Georges-sur-Meuse, sans raccordement dans sa rue, tournait entièrement sur un groupe électrogène. Depuis l'installation de panneaux solaires et d'une batterie, le groupe ne sert plus que de secours. Sur notre site hors réseau chez Special Renting à Zele, loueur de matériel de levage, le groupe couvre environ 5 % des besoins annuels. Janvier y est le pire mois.

Quelle différence entre stocker l'énergie dans une batterie et dans l'hydrogène ?

Une batterie stocke l'électricité directement ; l'hydrogène la transforme en gaz, puis à nouveau en électricité. Ce détour explique la différence de coût et de pertes.

Dans une batterie au lithium (LFP, lithium fer phosphate, la chimie courante du stockage stationnaire), le courant entre et sort par un seul onduleur. Rien ne brûle et aucun gaz n'est à stocker. Vous hésitez entre les chimies ? Lisez notre article sur le choix entre LFP et NMC pour une batterie d'entreprise.

Le stockage en hydrogène demande une chaîne de quatre machines. Un électrolyseur sépare l'eau en hydrogène et oxygène grâce au courant. Un compresseur pousse le gaz dans des réservoirs, généralement à 350 à 700 bar selon le Department of Energy américain. Une pile à combustible refait de l'électricité. Et il vous faut encore une batterie et un onduleur pour fournir la puissance au bon moment.

Pourquoi l'hydrogène perd-il autant d'énergie, et combien en récupérez-vous ?

Sur 100 kWh solaires, une batterie LFP en restitue environ 92, l'hydrogène au mieux environ 32. Ce chiffre, le rendement aller-retour, détermine ce que le stockage vous coûte réellement.

Victron Energy indique un rendement aller-retour de 92 % pour ses batteries LFP, contre 80 % pour une batterie au plomb moyenne. Pour l'hydrogène, chaque étape perd une part. Le Department of Energy situe les meilleurs électrolyseurs de 2022 à 55 kWh d'électricité par kilogramme d'hydrogène. Un kilogramme contient 120 MJ, soit environ 33,3 kWh.

La compression coûte ensuite 10 à 15 % de l'énergie, selon WaterstofNet, le cluster hydrogène belgo-néerlandais. Les piles à combustible peuvent dépasser 60 % de rendement, écrit le Department of Energy. En multipliant les étapes, environ un tiers de votre électricité solaire revient sous forme d'électricité.

La pile à combustible dégage de la chaleur, qu'un site avec des besoins en chaleur peut utiliser. Mais comme stockage d'électricité, chaque kWh que vous voulez récupérer en hiver vous coûte environ trois kWh de surplus d'été.

Heures, jours ou saisons : quel stockage pour quel déficit ?

Choisissez le stockage selon la durée du déficit. La plupart des déficits d'un site d'entreprise durent des heures, certains des jours, et seule une petite part une saison.

Vue ainsi, la question est rarement « hydrogène ou batterie ». Elle devient « quelle batterie pour le travail quotidien, et quelle seconde source pour les quelques semaines sombres ». Notre article sur un groupe électrogène avec batterie explique comment les deux se partagent le travail.

Quelle est la taille du déficit hivernal d'un site, et combien d'hydrogène faudrait-il ?

En général quelques pour cent de la consommation annuelle, et le combler à l'hydrogène demande beaucoup d'électricité d'été et beaucoup de gaz.

À Zele, le groupe couvre environ 5 % de la consommation. Il se met en marche quelques jours à partir de décembre, et janvier est le pire mois. Le reste de l'année, les panneaux et la batterie font le travail seuls.

Prenons un site illustratif qui consomme 100 000 kWh par an, avec le même déficit hivernal de 5 %. Pour tirer 5 000 kWh de l'hydrogène, il vous faut :

• Environ 250 kg d'hydrogène, avec une pile à combustible à 60 % de rendement et 33,3 kWh par kilogramme.
• Environ 14 000 kWh d'électricité pour l'électrolyseur seul (250 kg à 55 kWh/kg), plus le compresseur.
• Un réservoir sous pression qui garde ce gaz pendant des mois, avec les règles de sécurité qui l'accompagnent.

Une batterie dimensionnée pour porter 5 000 kWh de l'été à l'hiver ne ferait qu'un cycle par an. C'est la façon la plus chère d'utiliser une batterie. Une batterie rapporte quand elle travaille chaque jour. C'est pourquoi nous dimensionnons une batterie hors réseau sur le besoin quotidien, et laissons les rares jours vides à une seconde source.

Le stockage d'hydrogène est-il sûr sur un site d'entreprise ?

Il peut être rendu sûr, mais c'est un gaz inflammable sous haute pression, avec des règles qu'un local de batteries ne connaît pas.

Le Department of Energy américain en résume les points clés. L'hydrogène s'enflamme dans une large plage de concentrations dans l'air, avec moins d'énergie d'allumage que le gaz naturel. Il brûle avec une flamme presque invisible, d'où des détecteurs de flamme spéciaux. Certains métaux deviennent cassants à son contact. Point positif : très léger, il se disperse vite à l'air libre.

Dans l'UE, un lieu de travail où une atmosphère explosive peut se former relève de la directive ATEX (1999/92/CE). L'employeur doit classer les zones et tenir à jour un document relatif à la protection contre les explosions. S'y ajoutent le permis d'environnement et les pompiers. Consultez-les avant d'acheter, pas après.

Une batterie au lithium a aussi ses risques, et ils sont bien connus. Notre article sur la sécurité incendie, les permis et l'assurance d'une batterie d'entreprise les détaille.

Combien coûte le stockage d'hydrogène par rapport à une batterie ?

Plus cher par kWh récupéré, pour trois raisons qui ne dépendent pas du prix affiché.

• Quatre machines au lieu d'une. Électrolyseur, compresseur, réservoirs et pile à combustible demandent chacun achat, place, entretien et contrôle. Il vous faut encore une batterie et un onduleur à côté.
• Deux tiers de l'énergie sont perdus. Chaque kWh d'hiver coûte environ trois kWh d'été, donc il vous faut aussi plus de panneaux.
• Peu de cycles. Un stockage saisonnier se remplit et se vide une fois par an. Une batterie qui écrête les pointes et stocke le solaire travaille chaque jour, et son coût se répartit sur bien plus de kWh.

Une batterie gagne son argent dans le travail quotidien. Elle stocke votre électricité solaire pour la soirée, écrête votre pointe quart-horaire et fait le pont pendant une coupure de courant. Notre aperçu du stockage par batterie pour entreprises montre tout ce qu'elle fait sur un site.

Pouvez-vous produire et stocker votre propre hydrogène ? Techniquement oui, et de petits systèmes pour maisons ont été vendus. Mais ils dépendent d'une poignée de fournisseurs, et les pertes restent les mêmes. Pour une entreprise, nous n'y voyons pas aujourd'hui un choix sûr.

Quand un groupe électrogène au HVO est-il la meilleure réponse pour l'hiver ?

Quand le déficit représente quelques pour cent de l'année, un groupe prêt en quelques minutes bat un stockage saisonnier. Le HVO le rend plus propre.

Le HVO (huile végétale hydrotraitée) est un diesel renouvelable produit à partir d'huiles et de graisses usagées. Son producteur Neste indique que le passage ne demande aucune modification des moteurs ni des installations de carburant. Il réduit les émissions de gaz à effet de serre d'au moins 50 % sur son cycle de vie. Demandez au fabricant de votre groupe l'homologation pour votre modèle.

À Saint-Georges-sur-Meuse, le groupe qui tournait jour et nuit ne sert plus que de secours. À Zele, il ne tourne que pendant les mois sombres et couvre environ 5 % de la consommation.

Un groupe qui attend des mois a ses propres points faibles : la batterie de démarrage et le carburant. Lisez pourquoi un groupe électrogène ne démarre pas quand vous en avez besoin. Votre groupe a-t-il besoin d'un permis ou d'un contrôle ? Consultez les règles du permis d'environnement pour un groupe électrogène.

Vous avez un raccordement ? Le réseau peut alors être votre source saisonnière. Avec un système semi hors réseau, votre site tourne sur ses propres panneaux et sa batterie. Le réseau ne recharge la batterie que lorsqu'elle est presque vide.

Le vent ou le stockage de chaleur peuvent-ils combler le déficit hivernal à la place de l'hydrogène ?

Souvent mieux que l'hydrogène, parce que les deux fonctionnent à la saison où vous en avez besoin.

Le vent souffle davantage en hiver et aussi la nuit, justement quand le solaire faiblit. Sur un site à Beveren qui consomme 350 000 kWh par an, nous avons installé 200 panneaux solaires et une batterie de 154 kWh. Une éolienne de taille moyenne s'y ajoutera, et une cabine haute tension fournit le courant de pointe manquant. Notre article sur l'éolienne agricole explique quand le vent est rentable.

La chaleur est le stockage le moins cher pour un surplus. Sur un site semi hors réseau à Wingene, un boiler avec une résistance prend le relais quand la batterie est pleine. L'eau devient la batterie. Le réseau n'y sert que de chargeur de secours, et peut charger au prix du marché pendant une nuit d'hiver venteuse.

L'hydrogène a-t-il un avenir pour les entreprises ?

Oui, là où l'on utilise l'hydrogène lui-même, à l'échelle industrielle, avec une conduite ou un grand approvisionnement à proximité.

En Belgique, Fluxys prépare un réseau d'hydrogène dans et entre les clusters industriels. Il sert de grands utilisateurs comme la chimie et les raffineries, qui ont besoin d'hydrogène comme matière première ou combustible. Une PME, une ferme ou un entrepôt a un autre besoin. Un stockage d'hydrogène qui déplace seulement l'électricité de l'été à l'hiver ne rembourse pas ses pertes aujourd'hui.

Que se passe-t-il quand vous nous demandez de concevoir le stockage de votre site ?

Nous partons de votre consommation sur une année complète, pas d'une technologie.

1. Étape 1: Mesure. Nous examinons votre consommation par quart d'heure et par mois, y compris en décembre et janvier. S'il manque des données, nous mesurons d'abord.
2. Étape 2: Conception. Notre bureau d'études calcule les panneaux, les onduleurs, la batterie et, si nécessaire, le groupe électrogène : type et capacité pour votre site.
3. Étape 3: Installation et mise en service du système complet, hors réseau, semi hors réseau ou raccordé.
4. Étape 4: Suivi. Avec notre logiciel de monitoring, vous voyez en temps réel quelle part du solaire vous utilisez directement et quelle part va dans la batterie. Vous voyez aussi quand le groupe tourne.

Nos installations hors réseau pour entreprises et fermes sont toujours sur mesure et peuvent être agrandies plus tard, avec des panneaux supplémentaires ou une éolienne.