En savoir plus sur La pile à combustible

L'hydrogène n'est pas une énergie primaire, mais un vecteur énergétique, souvent considéré comme le carburant du futur.
La source la plus commune d'hydrogène est l'eau, dont les molécules sont composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Mais la plupart des matières organiques, le pétrole et le gaz naturel sont des sources d'hydrogène. Le méthane, qui est un produit de la décomposition des matières organiques, est une source d'hydrogène de plus en plus considérée.
L’hydrogène peut être produit de plusieurs façons. L’une est l'électrolyse de l'eau qui permet de décomposer ses deux éléments (oxygène et hydrogène). Ce processus est relativement coûteux en énergie et peu favorable sur le plan du bilan écologique.
Sur ce plan, la solution privilégiée est de fabriquer l'hydrogène à partir du méthanol.
L’intérêt de l’hydrogène se situe dans son haut pouvoir énergétique gravimétrique (120 MJ/kg), qui est presque trois fois plus élevé que le pétrole est plus de la moitié plus élevé que le gaz naturel. Ses désavantages sont son faible pouvoir volumétrique (transport et stockage difficile), et le fait qu’il constitue un gaz extrêmement inflammable.

L’application la plus connue est le moteur à hydrogène dont le cœur est une pile à combustible. Dans son principe, une pile à combustible est un générateur électrochimique d'énergie permettant de transformer directement l'énergie chimique d'un combustible (hydrogène, hydrocarbures, alcools, etc.) en énergie électrique sans passer par l'énergie thermique. Au contact chimique de l'oxygène, l'hydrogène produit de l'eau. On peut dire que la pile fonctionne suivant le modèle d'une centrale électrique, l’hydrogène comme carburant, l'oxygène étant prélevé directement dans l'air extérieur.
Lorsque l’hydrogène est fabriqué à partir du méthanol, ce dernier est stocké dans le réservoir du véhicule électrique puis transformé en hydrogène pour alimenter la pile à combustible.
Le moteur à hydrogène est respectueux de l'environnement puisque sa combustion ne produit que de l’eau, sans aucun déchet récurent.

La cogénération s’appelle aussi couplage chaleur-force. Une installation de cogénération produit simultanément de l'électricité et de la chaleur sous forme de vapeur. Elle se compose de deux éléments principaux: une turbine à gaz couplée à un alternateur et une chaudière de récupération de chaleur. Dans la turbine à gaz, un mélange d'air comprimé et de gaz naturel est brûlé dans une chambre de combustion. Les gaz chauds (1200 à 1300°C) entraînent la turbine à gaz qui, couplée à un alternateur, produit de l'électricité. Les gaz d'échappement de la turbine ont encore une température d'environ 500° C et sont acheminés vers la chaudière de récupération où ils cèdent leur chaleur en transformant de l'eau en vapeur.

Au lieu de prélever de l’électricité du réseau et de la chaleur de la chaudière, la cogénération produit ces deux formes d’énergie là où elles sont utilisées. Comme on consomme davantage de chaleur en hiver, la production d’électricité augmente également en fonction des besoins.

L’énergie utilisée pour faire fonctionner des installations de cogénération peut être le gaz naturel, le fioul ou toute forme d’énergie locale (géothermie, biomasse) ou liée à la valorisation des déchets (incinération des ordures ménagères).
D’un point de vue thermodynamique, la production de chaleur dans une chaudière est un processus pour lequel la capacité de travail d’un combustible (exergie) est perdue. Tandis que la chaleur est une anergie, car on ne peut plus la transformer, elle n’est donc pas libérable sous forme de travail, au contraire de l’exergie comme l’électricité qui peut produire de la lumière, du mouvement et de la chaleur.