Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
01	décembre	2016	
@	Moulins	de	Beez
L'HYD...
CONFÉRENCES
• La	place	de	l'hydrogène	dans	la	transition	énergétique.	Edouard	VAN	
HEULE,	co-fondateur	d'H2Net
Production	...
Quelques	applications	que	permet	l'hydrogène	énergie
• Utilisation	de	l'hydrogène	pour	le	stockage	de	l'énergie	;	une	solu...
4
Objectifs	poursuivis	par	les	acteurs	de	la	filière
• Le	projet	WallonHY,	une	prise	de	conscience	wallonne	pour	un	projet...
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
TWEED	Asbl
Rue	Natalis 2	– 4020	Liège	– B...
La place de l’hydrogène dans la transition énergétique
Edouard Van Heule
Moulins de Beez, 1er décembre 2016
La transition énergétique?
• C’est le passage du système énergétique actuel, basé sur des
ressources non renouvelables, ve...
La transition énergétique est-elle en marche?
• Le WWF nous montre en 15 indicateurs que la transition vers les
énergies p...
1. C’est quoi, l’hydrogène?
• Un gaz (dihydrogène): la molécule H2 est constituée de deux
atomes d’hydrogène
• L’atome d’h...
2. Production du gaz hydrogène
• Très majoritairement produit à partir de gaz naturel, de pétrole ou
de charbon
• En 2016,...
• Importance économique de l’hydrogène industriel: 90 milliards d’euros
en 2013, pour une production de 60 millions de ton...
49%
2%
4%
8%
37%
utilisations
ammoniac
aérospacial
gaz industriel
méthanol
raffinage
7Moulins de Beez, 1er décembre 2016
2.2 Par l’électrolyse de l’eau
• = sa dissociation chimique provoquée par un courant électrique
continu
• Le générateur de...
2.3 Existe-t-il de l’hydrogène naturel?
• Il y a une réponse et un bon exemple concret reçu débu novembre
2016:
PETROMA, s...
La place ambitionnée par l’hydrogène Energie dans la
transition énergétique
• Un combustible à part entière pour la chaleu...
• Situation en Belgique et en Wallonie des énergies renouvelables:
Voir tableau ci-après qui détaille les 12,7tWh/an génér...
Les Energies Renouvelables en Belgique Puissances installées jusqu'en 2015 et production d'énergie
Puissance TWh/an Puissa...
2. Approche « Marchés »
LES APPLICATIONS STATIONNAIRES
 Le Power-to-Gas : par l’électrolyse, l’électricité produit de l’...
• L’ Allemagne, qui possède 30 des 50 installations recensées dans le
monde, est très avancée.
• Exemple de E-On à Falkenh...
 Le stockage pour fournir de l’électricité peut jouer un rôle de
régulation entre offre et demande dans les smart grids.
...
 Chariots élévateurs : société Hypulsion en 2012, le précurseur
= gain de productivité, pas de salle de charge, remplissa...
 La cogénération et la micro-cogénération
http://www.grdf.fr/actualites/chaudiere-pile-combustible-epilog
17Moulins de Be...
 Les applications mobiles
• Les véhicules
o 2015 et 2016 = étapes clés pour le démarrage de la mobilité hydrogène
énergie...
19Moulins de Beez, 1er décembre 2016
Dans ce bus Van Hool, il y a 35 kg d’H2 à 350 bars, pour 350 km
d’autonomie…
20Moulins de Beez, 1er décembre 2016
• Aujourd’hui, les flottes captives dans les centres urbains sont au
démarrage du marché par exemple :
o La Poste français...
• Waterstofnet a publié un document en 2016 intitulé: « National
Implementation Plan of Hydrogen Refuelling
infrastructure...
• D’autres applications: bateaux et avions:
23Moulins de Beez, 1er décembre 2016
Conclusions
• L’hydrogène Energie a commencé à trouver sa place dans la
transition énergétique, même en Wallonie.
• Quelle...
MERCI DE VOTRE ATTENTION!
25Moulins de Beez, 1er décembre 2016
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20161
“HYDROGÈNE RENOUVELABLE :
LE LIEN MANQUANT ENTRE L’ÉLECTRICITÉ, LE GA...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20162
Electrolysers: Power  Hydrogen
Fuel cells: Hydrogen  Power (+ heat)...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20163
Hydrogenics in Brief
Global company
Hydrogenics Corporation
 Headqua...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20164
Alkaline & PEM electrolysis | Product’s line
Alkaline PEM (Proton Exc...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20165
Global Hydrogen Market
But most of the hydrogen produced
today is not...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20166
Fuel cells solutions: from power modules for turnkey systems
Cell sta...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20167
KOLON Water & Energy, South Korea (2015)
Repowering of by-product hyd...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20168
Fuel cells for mobility applications
Many references
Canary Islands, ...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20169
Power-to-Mobility
Alstom Transport | Zero-emission (hydrogen) train |...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201610
[Renewable] Hydrogen
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201611
Power-to-Gas
• OBJECTIVES
– Development of 1,5 MW PEM Electrolysis S...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201612
Power-to-Gas
• OBJECTIVES
– Demonstrate capabilities to provide ener...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201613
Power-to-Gas
BioCat, Avedøre, Denmark (2016)
Biological methanation ...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201614
Power-to-Mobility
Hydrogen refueling stations
> 50 references with o...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201615
Power-to-Mobility
Power-to-Mobility
Example: Toyota MIRAI
• Hydrogen...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201616
H2 Mobility Belgium
More information: www.waterstofnet.eu
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201617
[Renewable] hydrogen
Selection of recent demonstration projects
Main...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201618
Hydrogen | Basics maths
Hydrogen physics
• 1 kg 11,1 Nm³ 33,3 kWh (L...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201619
Opex ~2%
Capex
~20%
Wholesale
Price
Electricity
~30%
Grid Fees and
L...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201620
0
100.000
200.000
300.000
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Heating & Cooling ...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201621
Concluding remarks
• Electrolysers and fuel cells technologies are m...
H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201622
Denis THOMAS | Renewable Hydrogen
EU Regulatory Affairs & Business D...
H2
H2
3
5
+
7
Multinational investment company
Second largest retail group in the
world after Walmart
9
Long-term market
2017 2019 2021
$250k $2M $5M
1 kW 100 kW
1 MW
&
10
11
Eric Taupin
Development Engineer
B.S, M.S
Vincent Lôme
CSO
B.S, PhD
Pierre-Emanuel
Casanova
CEO
B.S, M.S
Patricia Mayer
Bu...
Supported
By
$500 000
granted to date
13
Les piles à combustible et leurs applications
Perspectives d’avenir
Nathalie Job
Université de Liège
Department of Chemica...
Transformation
Utilisation directe
Energie brute
Stockage
et restitution
Contexte
Energie et développement durable
Beez – ...
Consommation mensuelle
MWh
0,5.105
1,0.105
t
Contexte
La Libre Belgique – 10/09/2013
Energie et développement durable
Régu...
Contexte
Energie et développement durable
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Voie thermomécanique
 Combustion
 Moteur thermique
 Alternateur
Rendement limité par le
principe de Carnot:
hmax = 1-Tc...
Performances des systèmes électrochimiques
Exemple: piles à combustible
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Performances des systèmes électrochimiques
Piles à combustible
2H2 + O2  2H2O
Pt
1960
2,5 W/gPt
1kW
Francis Bacon
(1959)
...
Systèmes utilisateurs
Matériau Application
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Systèmes utilisateurs
Densitéd’énergie(Wh/kg)
Densité de puissance (W/kg)
1 heure
PACs
Ultracaps
Capacités
10 heures
1 sec...
Systèmes électrochimiques
Séparateur
Electrolyte
Electrolyte
Anode
Cathode
Collecteurdecourant
Collecteurdecourant
e-e-
io...
Systèmes électrochimiques
Piles à combustible PEM
Plaque bipolairePlaque bipolaire
Membrane
Anode Cathode
H2 air
air + eau...
Composants
Séparateur
Electrolyte
Electrolyte
Anode
Cathode
Collecteurdecourant
Collecteurdecourant
e-e-
ions
Beez – L’hyd...
Composants
Hydrogène
Electrolyte
eau
Système ouvert
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Composants
Hydrogène
Electrolyte
eau
Système ouvert
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Composants
Hydrogène
Electrolyte
eau
Système ouvert
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Composants
Séparateur
Electrolyte
Electrolyte
Anode
Cathode
Collecteurdecourant
Collecteurdecourant
e-e-
ions
Beez – L’hyd...
Composants
Couche catalytique
cathodique (Air)
Couche
de
diffusion
Membrane
Nafion®
Couche catalytique
anodique (H2)
Couch...
20 - 30 nm
membrane
membrane
couchedediffusion
couchedediffusion
couche
catalytique
20 - 30 nm
couche
catalytique
structur...
O2
20 - 30 nm
membrane
membrane
couchedediffusion
couchedediffusion
couche
catalytique
20 - 30 nm
couche
catalytique
struc...
Matériaux
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Chaîne complète
Challenges
- Amélioration des performances
- Augmentation de la durée de vie
- Diminution du coût
- Matéri...
Focus sur les piles à combustible PEM
Applications spatiales et militaires
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/...
Focus sur les piles à combustible PEM
Applications civiles
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Focus sur les piles à combustible PEM
Applications civiles - automobile
Toyota MiraiMazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Honda...
47%
24%
18%
11% Couches
catalytiques
Plaques
bipolaires
Membrane
Couches de
diffusion
Catalyseurs
Plaques bipolaires
Couch...
• Coût : marchés de niche  marché de volume
– Actuellement : 1.000 – 3.000 €/kW
 objectif 2020: automobile 50 -100 €/kW
...
Matériaux - challenges
Membranes
- résistance à la température
- résistance à l’environnement chimique
- résistance mécani...
Assemblage - challenges
- Matériaux répondant au cahier des charges
- Fabrication en série ?
- Management thermique ?
- St...
Assemblage - challenges
http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html
Fabri...
Assemblage - challenges
http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html
Fabri...
Assemblage - challenges
http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html
Fabri...
Assemblage - challenges
http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html
Fabri...
Réseaux de distribution ou utilisateurs ??
L’hydrogène comme vecteur énergétique
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – ...
www.nce.ulg.ac.be
Merci pour votre attention !
Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
Matériau
Composant
Syst...
U"lisa"on	
  de	
  l’hydrogène	
  pour	
  le	
  stockage	
  de	
  l’énergie	
  
Une	
  solu"on	
  qui	
  a	
  sa	
  place	...
PRESENTATION OUTLINE
•  INTRODUCTION
WHY ENERGY STORAGE?
STORAGE TECHNOLOGIES
•  WHY H2 FOR STORAGE ?
POTENTIAL CUSTOMERS
...
INTRODUCTION
INTERMITTENT
ENERGY
PRODUCTION
IMBALANCE BETWEEN ENERGY
PRODUCTION AND ENERGY
CONSUMPTION
ENERGY
STORAGE
3
H2...
INTRODUCTION – SEASONAL STORAGE
4
H2Net
P Hendrick
G Oliveira Silva
01st December 2016
INTRODUCTION
APPLICATIONS FOR ENERGY STORAGE
•  MANAGEMENT OF VARIABLE ENERGY SOURCES
“VIRTUAL POWER PLANT”
•  POWER QUALI...
STORAGE TECHNOLOGIES
6
H2Net
P Hendrick
G Oliveira Silva
01st December 2016
STORAGE TECHNOLOGIES
7
H2Net
P Hendrick
G Oliveira Silva
01st December 2016
STORAGE – WHY H2
8
H2Net
P Hendrick
G Oliveira Silva
01st December 2016
Energy	
  storage	
  technologies	
  –	
  H2	
  
Wind	
  Hydro	
  system	
  in	
  Utsira,Norway	
  (NewEnergy	
  and	
  Fu...
1)	
  Variable	
  energy	
  produc3on	
  
2)	
  Efficiency	
  increase	
  
1)	
  Energy	
  storage	
  	
  
2)	
  Consump3on	...
Poten"al	
  customers	
  
Poten"al	
  customers	
  
Energy	
  @	
  
Home	
  
Customers’	
  requirements	
  
Dischargetime(minutes)
Power (MW)
1
0,1
1000
100
10
0,1 1 10 100 1000
Energy	
  @	
  
Home	...
Technological	
  /	
  Economical	
  choice	
  
•  P:	
  Rated	
  power	
  
•  Cp:	
  	
  Capital	
  cost	
  per	
  unit	
 ...
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
15
ELECTROLYZER
ENGINE – FUEL CELL
TANK
COMPRESSOR
SAFETY & MONITORING
H2Net
P. Hendr...
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
16
ELECTROLYZER
30%	
  
50%	
  
70%	
  
1	
   10	
   100	
  
Efficiency	
  %	
  (H2	
  ...
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
17
FUEL CELL
20%	
  
30%	
  
40%	
  
0,01	
   0,10	
   1,00	
   10,00	
  
Efficiency	
 ...
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
18
H2 TANK
H2NET
P. Hendrick
G. Oliveira Silva
01st December 2016
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
19
5	
  
20	
  
35	
  
50	
  
65	
  
10	
   100	
   1000	
  
Cost	
  for	
  a	
  20	
...
HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS
20
SENSITIVITY ANALYSIS
H2NET
P. Hendrick
G. Oliveira Silva
01st December 2016
CONCLUSIONS
21
	
  	
   	
  	
   Cost	
  (c€2012/kWh)	
   Mass	
  (kg/kWh)	
   Volume	
  (l/kWh)	
  
Energy	
  (Wh)	
   2k...
GH2
HYDROGEN FOR SEASONAL STORAGE
22
H2Net
P Hendrick
G Oliveira Silva
01st December 2016
400
600
800
1000
1200
1400
0 2 4...
Driving Clean Energy
Forward
Technologies pour la production et le
stockage d’hydrogène .
Développements et applications i...
Driving Clean Energy
Forward
• Contexte des énergies renouvelables
• L’hydrogène
• Les solutions de McPhy Energy
Contexte .
3
- Globalement
Approche politique globale pour limiter les conséquences des
impacts des activités humaines en ...
Energies renouvelables en 2015
4
La progression des Energies renouvelables
- Sur 908 GW installés en Europe en 2015 :
26,1...
> La croissance de la valorisation des énergies renouvelables
implique de développer des moyens de valorisation des pics d...
6
Hydrogène : Contexte
… Le gaz a certaines vertus, en particulier celle de pouvoir
être stocké, et l’électricité est pour...
Production Stockage ApplicationsConversion
Stockage en
réseau de gaz Turbine Gaz
Hydrogène : « agent » flexible .
Producti...
Exemple : Mobilité
Batteries
› 150-250 km
› Reload : 2 - 8 hours
› Light cars
Hydrogène
› 500 km
› Refull : <50 €,
3 - 5 m...
Exemple : Mobilité
9
Voitures : exemples Réseaux de stations de remplissage H2
Network HRS
› 330 ** vs. >230 000 tank stat...
Hydrogène .
10
• Ressource illimitée par électrolyse de l’eau
• Autre source industrielle : reforming du gaz
• Matière pre...
Driving Clean Energy
Forward
• Contexte énergétique
et les énergies renouvelables
• L’hydrogéne
• Les solutions de McPhy E...
Produits innovants pour la production,
le stockage et la distribution d’H2
Large
electrolyzers
>500 kW
100/500 (or
more) N...
Production and storage of H2
on site without CO2
Concept industriel intégré
limitant les émissions de CO2
Competiveness
› ...
McPHY Stockage H2 .
H2 Métal Hydrides
Sponge concept
Hydrides
(43 g / 0,5 Nm3 H2)
100 disks
(4 kg H2)
Assembly
Électrolyso...
Perspectives marchés
Croissance rapide liée à la mobilité (B€)
Stations H2
Stockage
énergies
renouvelables
Réalisations et projets .
16
Chine
HEBEI Construction
Storage of Wind Gas
2 x 400 Nm3/h – 4 MW
+ Solid Storage
Delivery en...
Réalisations et projets .
17
France
Jupiter (Fos)
Storage of Wind Gas
200 Nm3/h – 1MW
including 0,5 MW PEM
+ Option HRS
be...
Réalisations et projets .
Allemagne BERLIN AIRPORT
PROJECT
WERLTE
› 6 MW
› Opérational
› Station H2
› May 2014
› Electroly...
Développement commercial
Commandes : 2015.4 M€, 2016:14 M€, 2018: 30 M€
Driving Clean Energy
Forward
En résumé :
- Le marché des équipements pour la production, le
stockage et la distribution d’...
Merci de votre attention !
Bonne route !
22
Stockage hydrogène
H2 : storage agent
Hydro electricity
represents 99 % of
present storage
but…
› Low density
› Limited nu...
Presentation H2Net
Namur, 1er Décembre 2016
Energy storage is a game-
changer for Renewable
Energy
SME with World-class
Minority Shareholders
Solenco Power NV © 2016
Dr. Hugo Vandenborre
1 of 12 Members of the
High Level...
Solar Energy Conversion
Power Corporation nv
Solenco Power NV © 2016
SOLENCO POWER nv
SOLENCO POWER nv – Our Vision
Solenco Power NV © 2016
SOLENCO POWER nv – Our Vision
Solenco Power NV © 2016
Our Product: Solenco PowerboxTM
Your Residential Energy
Storage and Production
Solenco Power NV © 2016
Solenco Power Box Technology
Unique technology
protected by world wide
Patents
Solenco Power NV © 2016
Comparison with Competing Technologies
Unique product that
solves Energy
bottleneck
Consumer Need Description SPBTM Batter...
Unique product that
solves Energy
bottleneck
Monitor and control the energy flow
of your home, at any time, at any
place, ...
SOLENCO POWER nv
The Solenco PowerboxTM is the
missing link
• For mass uptake of residential Solar PV.
• For your insuranc...
The Solenco PowerboxTM Design
Your Residential Energy
Storage and Production
Solenco Power NV © 2016
Solenco PowerboxTM
Modular Build Up of
Power and Energy
Solenco Power NV © 2016
Solenco PowerboxTM
Energy storage is a game-
changer for Renewable Energy
Step 1
EU 28 (Now-2019)
Step 2
+North America (2...
Solenco PowerboxTM
Energy storage is a game-
changer for Renewable Energy
Solenco Power NV © 2016
C06 hall 10.1.
Contact adress:
Solenco Power NV
Slachthuisstraat 112 bus2
2300 Turnhout, Belgium
Contact Person:
Julien Nyst, Director
E-...
L’hydrogène dans tous ses états
1er décembre 2016
Jonas Cautaerts
1 Qui est CG?
Chiffres clés
11743
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
Mission
Créer ensemble une
valeur ajoutée durable
fondée sur nos valeurs
et notre savoir-faire
dans la distribution
L’hydr...
Entreprise durable
simplysustainable.com
Homme Environnement Produit
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
Hydrogène @ Colruyt Group
Etudes
1° chariot élévateur sur le site
Voyage d’étude Etats Unis
Station service hydrogène + ch...
Etudes
1° chariot élévateur sur le site
Voyage d’étude Etats Unis
Station service hydrogène + chariots
FCH Don Quichote pr...
2 Prix
3 Hydrogène
Focus énergie renouvelable
25%consommation
Colruyt Group
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
Focus énergie renouvelable
100%consommation
Colruyt Group
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
Réduction de consommation et des émissions de CO2
van ons
verbruik
11% moins de CO2
90% moins de NOx
46% moins de particul...
Hydrogène durable
• énergie renouvelable = inépuisable
• Vent, soleil, eau de pluie
• Faible impact environnemental
L’hydr...
Hydrogène durable
Printemps 2017 Intégré
à côté de diesel,
essence et CNG
100% disponible
L’hydrogène dans tous ses états ...
3 Hydrogène
4 Qualité
Garantie de …
• Qualité de l’hydrogène
ISO 14687
SAE J2719 4.0 grade
production consommation
Fournisseur X Fournisseur Y
L...
Garantie de…
• Qualité de la production et consommation
Efficacité?
?
?
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
Garantie de…
• Qualité du service
98% disponibilité
L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
4 Qualité
5 Conclusion
Jonas Cautaerts
jonas.cautaerts@colruytgroup.comdurable
Hydrogène
Prix
Qualité
© Viessmann Group
L’H2 et la cogénération
Viessmann Belgium BVBA
Laurent Vercruysse
Directeur technique
© Viessmann Group 01/12/2016 2
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible - Vitovalor 300-P
Viessmann
© Viessmann Group 01/12/2016 3
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
But de la pile à combustible: ...
© Viessmann Group 01/12/2016 4
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Classification ErP
 Vitovalor...
© Viessmann Group 01/12/2016 5
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Classification ErP
© Viessmann Group 01/12/2016 6
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Principe de fonctionnement de ...
© Viessmann Group 01/12/2016 8
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Caractéristiques:
 Puissances...
© Viessmann Group 01/12/2016 9
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Rendement:
 Pile à combustibl...
© Viessmann Group 01/12/2016 10
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Composants:
© Viessmann Group 01/12/2016 11
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Composants:
Reformer
Pile à
c...
© Viessmann Group 01/12/2016 12
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Composants:
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 Ond...
© Viessmann Group 01/12/2016 13
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Composants:
 Chaudière gaz à...
© Viessmann Group 01/12/2016 15
L’H2 et la cogénération
Pile à combustible – Vitovalor 300-P
Composants:
 Circuit ECS
 C...
© Viessmann Group
Vitovalor 300-P
Merci pour votre attention
Viessmann Belgium BVBA
Laurent Vercruysse
Impact de l’hydrogène dans la transition
énergétique
Marenne Daniel
Qu’est ce que la transition
énergétique
Quel est aujourd’hui la technologie qui permet de produire
l’électricité au meilleur coût ( nouvelle installation) ?
3
09/...
Impact de cette réalité la production d’électricité
4
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
GW
GW
Jan Feb Mar Ap...
Stockage avec véhicules
électriques
 Equivalence = Stockage de grande
capacité centralisée
 Complémentarité (raccordement)
VOITURES ELECTRIQUES = BATTERIES
...
 5.600.000 voitures particulières en Belgique, dont +/- 2 M de “2ème voiture” (<
15,000 km/an)
 1 Véhicule électrique (1...
L’hydrogène le chaînon
manquant vers un monde
100% renouvelable
Pourquoi l’hydrogène?
2016 Terr'Innove Namur - ENGIE 9
Soutien du réseau
Stockage électricité
CNG
Carburant
Liquide
Electr...
 1 l diesel = 1 kg CNG = 100 kg Batterie = 500 g H2 (retransformé en électricité)
 Avantage Fcell => possibilité d’utili...
 Le H2 peut remplacer le C dans la sidérurgie
 Le H2 permet l’hydrogénation du CO2 pour construire les molécules de base...
daniel.marenne@engie.com
MERCI DE VOTRE ATTENTION
23/06/2016 Colloque mobilité UWE 12
Le projet WallonHY
Didier Vandermeersch
Moulins de Beez, 1er décembre 2016
• Hydrogène = vecteur énergétique du futur
• Défi technologique: décalage entre
o Grande capacité de production d’ENR
o Fa...
Développement d’une nouvelle génération d’électrodes
• Développement par l’équipe du prof. Joris PROOST (UCL)
d’électrodes...
Objectif et description du projet
• Valider les observations faites en labo à l’échelle d’une installation
pilote à l’UCL
...
En outre:
• Objectifs sociaux économiques : Livre Blanc sur P2H + P2M
• Large diffusion de l’information
• Aplanissement d...
En pratique:
• Leader = UCL - IMAP
• Partenaires non scientifiques: Cluster Tweed et H2Net
• Partenaire industriel: Air Li...
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Moulins de Beez, 1er décembre 2016 7
Université catholique de Louvain (UCL)
Division of Materials and Process Engineering
La production verte d’H2 en WallonHY
...
1. le contexte
2. les défits technologiques
3. le projet WallonHY
4. les perspectives pour 2020
La « Sainte Trinité » de l’hydrogène
1 tolérance zéro vs. CO2
2 efficacité doublée
(combustion froide)
3 réversibilité 
C...
La production verte d’H2
électrolyse de l’H2O
électro chimie
Power-to-H2 (P2H) ... H2 dans tous ses états
PRODUCTION
STOCKAGE
Electrical line
H2-to-
power
H2-to-mobility
UTILISATION
1. le contexte
2. les défits technologiques
3. le projet WallonHY
4. les perspectives pour 2020
1953
Electrolyse de l’H2O à plus ou moins grande échelle
2009
Electrolyse de l’H2O : kW  MW
 2-3 MW
 ???
Scale-up de l’électrolyse de l’H2O envers les MW
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H
2
output[Nm
3
/hr]
#Cells/stack
Power Input [kW/stack]
Les limi...
(2015-2019)
(2020-2025)
International Energy Agency / Hydrogen Implementation Agreement
Néanmoins,
un scale-up minimale s’impose !
2H2O  2H2 + O2
2 MW
CH4 + 2H2O  4H2 + CO2
H2 verte
H2 rouge
1. le contexte
2. les défits technologiques
3. le projet WallonHY
4. les perspectives pour 2020
Comment réaliser le scale-up des électrolyseurs ?
2 MW  6 x 350 kW
« Buy 5 .... get 1 free »
ceci ne réduira pas le prix ...
1953
L’électrolyse de l’H2O à grande échelle existe déjà !
135 MW !!!
Changement de technologie ? alcalin vs. acide (PEM)
2
Notre solution élégante : les électrodes 3-D3
 Augmentation significative du taux de production H2  moins de cellules
1)...
Project « WallonHY »
• « Power-to-H2: une feuille de route technologique et socio-
économique pour la réalisation d'un pre...
GLS H2 & O2
10 kW cell stack
KOH pump
KOH Pre‐heater
Liquid‐cel degasser 
HMI & Data collector 
Electrolyseur pilote avec ...
1. le contexte
2. les défits technologiques
3. le projet WallonHY
4. les perspectives pour 2020
Power-to-H2 (P2H) ... H2 dans tous ses états
PRODUCTION
STOCKAGE
Electrical line
H2-to-
power
H2-to-mobility
UTILISATION
La mobilité H2 est (enfin) sur l’agenda politique
octobre 2015
La mobilité H2 : plan d’implémentation belge (NIP)
La mobilité H2
1) infrastructure de recharge
(Hydrogen Refueling Stations ou HRS)
2) véhicules à H2
 20
50 bus à H2 perme...
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0 20 40 60 80 100
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bus (22 kg/day)
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car (0.7 kg/day)
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consumption(kg/day)
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producti...
Projet démo bus à H2 « P2H2mobility » (2017-2020)
• 20 (2x 10) bus à H2 ;
• un électrolyseur de 2 MW ;
http://www.fch.euro...
Air Liquide 1st Public Hydrogen station in
Belgium as from 22-04-2016
Journée d’Etudes Hydrogène _H2 Net
Namur, 01-12-2016...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20162 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20163 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20164 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20165 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20166 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20167 Air Liquide Benelux Industries
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World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20168 Air Liquide Benelux Industries
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World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20169 Air Liquide Benelux Industries
This do...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201610 Air Liquide Benelux Industries
This d...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201611 Air Liquide Benelux Industries
This d...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201612 Air Liquide Benelux Industries
This d...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries
Good col...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries
Opening ...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries
Air Liqu...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201616 Air Liquide Benelux Industries
This d...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201617 Air Liquide Benelux Industries
This d...
World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201618 Air Liquide Benelux Industries
This d...
End of presentation
Thank you for your attention
POWER TO GAS,
LA FEUILLE DE ROUTE DE LA RÉGION FLAMANDE
Isabel François
Project Manager WaterstofNet
Coordinator Power to ...
WATERSTOFNET
• Association sans but lucratif,
fondée en 2009
• Active en Flandre et au Sud des Pays-Bas
• Développement et...
3
PROJETS
c
c
H2 dans un réseau
intelligent
Stratégie H2 pour l’
Europe N-Ouest
14 autobus dans 4
villes Europeénnes
Stati...
4
REALISATIONS WATERSTOFREGIO 1.0:
Station service à Helmond (NL)
350-700 bar
Application: voitures, bus
Station service a...
5
REALISATIONS WATERSTOFREGIO 1.0:
 Pile à combustible (Solvay) 1MW
 Transforme l'hydrogène (H2) coproduite par l'usine ...
6
PROJETS ACTUELS
WaterstofRegio 2.0
Partners
Cofinanced by:
e.a.
• 2 stations d’ hydrogène
– à Wilrijk/Antwerpen, incinér...
7
LA FEUILLE DE ROUTE “POWER-TO-GAS FLANDERS”
• Durée: 14 months (01/10/2014 - 31/01/2016)
• Financement : Région Flamande...
8
CONTENU DE L’ ETUDE
• Analyse de l’ état actuel (2015) et futur (2030-2050) du PtG en Flandre (technologie,
économie, ca...
9
LES ELEMENTS ESSENTIELS DU MODELE ÉCONOMIQUE
• Prix des matières premières: Prix de l'électricité, frais de transport et...
10
RESULTATS – COUT DE L’HYDROGÈNE INDUSTRIEL PRODUIT
À PARTIR D’ELECTROLYSE À GRANDE ÉCHELLE (~100 MW)
11
RESULTATS – COUT DE L’HYDROGÈNE INDUSTRIEL PRODUIT
À PARTIR D’ELECTROLYSE À GRANDE ÉCHELLE (~100 MW)
0,56
0,26
0,41
2,3...
12
LES DIFFERENT VALORISATION DE L’HYDROGÈNE
RESULTATS
Mobilité voitures, bus: Cas économique le plus prometteur
Moment po...
13
P2G ROADMAP FOR FLANDERS
CONCLUSIONS
• Power-to-Gas peut clairement contribuer aux objectifs d’une Europe décarbonée
• ...
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LE CLUSTER “PLATFORM POWER-TO-GAS”: NOS MEMBRES
15
OBJECTIFS DU CLUSTER “POWER-TO-GAS”
PROJETS de PILOTAGE
Du Power-to-Gas
Communication avec
les décideurs politiques
con...
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GROUPE-CIBLE DU CLUSTER “POWER-TO-GAS”
Production
énergie
renouvelable
Electrolyse
Compression,
stockage
transport
Opér...
17
EQUIPES DE PROJET: 6 THÈMES
Power to Mobility
Stations de H2 /véhicules
Power to Gas
H2 → réseau gazier
Power to Fuel
H...
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NOS AMBITIONS
Pour la periode 9/2016 → 9/2019
• Au moins 3 projets pilotes en Flandre
réalisés ou encore en cours
avec ...
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FONCTIONNEMENT
• Le cluster est ouvert aux nouveaux membres,
• ayant des activités importants en Flandre
• étant prêts ...
20
Merci pour votre attention
Cluster Technology of
Wallonia Energy,
Environment and
sustainable Development
Vers une feuille de route pour les futurs
p...
Sommaire
L’hydrogène
et ses
applications
Technologies
H2
Cartographie
des acteurs
wallons
Législation &
Réglementations
Eq...
Phase 1 - Analyse
L’hydrogène et
ses applications
Technologies H2
Cartographie des
acteurs wallons
Législation &
Réglement...
Phase 1 - Analyse
L’hydrogène et
ses applications
Technologies H2
Cartographie des
acteurs wallons
Législation &
Réglement...
Phase 1 - Analyse
L’hydrogène et
ses applications
Technologies H2
Cartographie des
acteurs wallons
Législation &
Réglement...
Phase 1 - Analyse
L’hydrogène et
ses applications
Technologies H2
Cartographie des
acteurs wallons
Législation &
Réglement...
Phase 1 - Analyse
L’hydrogène et
ses applications
Technologies H2
Cartographie des
acteurs wallons
Législation &
Réglement...
Phase 2 - Mise en place
Equilibre
économique
Scénarii de
déploiement
Promotion de la
filière
hydrogène
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Phase 2 - Mise en place
Equilibre
économique
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déploiement
Promotion de la
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Elaborer...
Phase 2 - Mise en place
Equilibre
économique
Scénarii de
déploiement
Promotion de la
filière
hydrogène
wallonne
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Propose...
Phase 2 - Mise en place
Equilibre
économique
Scénarii de
déploiement
Promotion de la
filière
hydrogène
wallonne
11
Informe...
Cluster Technology of
Wallonia Energy,
Environment and
sustainable Development 12
Vos contacts:
TWEED Asbl
Rue Natalis 2 –...
COPYRIGHT: HINICIO & LBST
Proposition de
modèle économique
pour
l’approvisionnement
d’un territoire en
hydrogène
décarboné...
• Company presentation
• Introduction to Hydrogen
• A business case for Power to Hydrogen
storage at regional (DSO connect...
ENERGY
EFFICIENCY
HINICIO in a nutshell
STRATEGY CONSULTANTS
IN SUSTAINABLE ENERGY
AND TRANSPORT
 Multidisciplinary
appro...
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They trust us: Clients
PRIVATE SECTOR
• International
companies
• Startups
• Investors
• Industrial
associations
PUBLIC ...
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A short overview of references
Coordination for the elaboration of the French
hydrogen and fuel cells roadmap
Definition...
6
A short overview of references
Grid impact analysis and assessment for increased
penetration of renewable energy into th...
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Revenue Streams within Power to Gas
Projects
Primary revenues
Industrial Mobility
Additional revenues
Gas Grid
Injectio...
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Mobility Demand on a regional level
13
Novel techno-economic modelling of a semi-
centralised hydrogen system
X00km
With transportW/o transport
X0km
>X0 MW X ...
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System dimensioning: starting from the
demand
Production
1 MW
Source:Hinicio2015
15
Main components of a semi-centralised
Power-to-Gas system
Consolidated
Business Case
Production
1 MW
Conditioning Stora...
System operation
• Production
• Conditioning
• Storage
• Logistics
• HRS
Economics and finance
• CAPEX
• OPEX
• Revenues
•...
17
14 scenarios assessed: France Vs Germany,
2015 Vs 2030
Table: Hinicio
1
(Ref)
Country France
Year of
electrolyser
commi...
18
Scenario 1 - Reference - Assumptions
• H2Mobility market consumes 1/3 of electrolyser
capacity in year 1 (1MW electroly...
Representation of results per Scenario (1)
Revenues:
1. H2Mobility: €8 / kg @ 200
bar @ HRS
2. H2 injected @FIT:
€90/MWh
3...
Representation of Results per Scenario (2)
Variable Costs:
1. H2Mobility: variable
Electricity costs & water
costs
2. H2Mo...
Representation of results per Scenario (3)
Fixed Costs:
1. H2 Mobility: electrolyser
O&M (3% +3% of CAPEX) &
Fixed part of...
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Scenario 1 - Reference - Results
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France 2015 – Higher H2 Mobility demand
from year 1
Table:Hinicio
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IRR = 3%
Payback = 9 years
• H2Mobility market consum...
France 2015 - With public subsidies (14)
+ Public subsidy of 26% of CAPEX
Table:Hinicio
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1.000
1.200
1...
France 2030 - Assumptions
• Electrolyser technology costs of
2030
• Securing 2/3 of maximum
electrolyser capacity from the...
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016
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Voitures à l'hydrogène, bus à l'hydrogène, trains à l'hydrogène: c'est une réalité d'aujourd'hui, pleine de promesses pour l'avenir. L'hydrogène «énergie» se retrouve déjà dans les transports, oui, mais pas uniquement!

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L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016

  1. 1. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 01 décembre 2016 @ Moulins de Beez L'HYDROGÈNE DANS TOUS SES ÉTATS
  2. 2. CONFÉRENCES • La place de l'hydrogène dans la transition énergétique. Edouard VAN HEULE, co-fondateur d'H2Net Production d'hydrogène énergie et production d'électricité • Hydrogène renouvelable : le lien manquant entre l'électricité, le gaz, l'industrie et la mobilité. Denis THOMAS, EU Regulatory Affairs & BD Manager, Renewable Hydrogen, Hydrogenics • Une solution liquide à base d'hydrogène pour faciliter sa démocratisation et simplifier son utilisation et son transport. Pierre- Emmanuel CASANOVA, CEO d'HySiLabs, France • Les piles à combustible et leurs applications ; perspectives d'avenir. Nathalie JOB, professeur associé, Department of Applied Chemistry, Ulg (suite slide suivant)
  3. 3. Quelques applications que permet l'hydrogène énergie • Utilisation de l'hydrogène pour le stockage de l'énergie ; une solution qui a sa place notamment dans les réseaux électriques. Patrick HENDRICK, professeur, Service Aéro-Thermo-Mécanique, ULB • Une offre complète pour l'utilisation de l'H2, notamment pour le stockage et la production d'électricité dans les endroits sans réseau. Léopold DEMIDDELEER, Administrateur de McPhy S.A., France • La Solenco PowerBox, ou l'intégration optimale des énergies renouvelables en résidentiel. Julien NYST, General Manager, Giacomini SA • L'H2, vecteur d'énergie pour les chariots élévateurs. Jonas CAUTAERTS, Energy Environment & Special Applications, Colruyt Group • L'H2 et la cogénération. Laurent VERCRUYSE, Technical Director, Viessmann Belgium Comment les producteurs d'électricité considèrent-ils l'hydrogène énergie ? • L'hydrogène pour les producteurs/distributeurs de gaz et d'électricité en Belgique. Daniel MARENNE, Key Account Manager, Engie-Laborelec (suite slide suivant)
  4. 4. 4 Objectifs poursuivis par les acteurs de la filière • Le projet WallonHY, une prise de conscience wallonne pour un projet pilote. Didier VANDERMEERSCH, Co-fondateur d'H2Net • La production verte d'H2 en WallonHY à (plus ou moins) grande échelle. Joris PROOST, Professeur, Division of Materials and Process Engineering, UCL • Vision d'Air Liquide sur l'application H2 mobilité. Christian NACHTERGAELE ; Director Public Affairs d'Air Liquide Benelux Industries • Power to Gas, la Feuille de Route de la Région Flamande. Isabel FRANCOIS, Project manager, Waterstofnet vzw • Vers une feuille de route pour les futurs producteurs et utilisateurs d'H2 en WallonHY. Olivier ULRICI, Ingénieur Projet, Cluster TWEED
  5. 5. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development TWEED Asbl Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium Bricout Paul Project engineer pbricout@clustertweed.be Olivier Ulrici Project engineer oulrici@clustertweed.be Cédric Brüll Director cbrull@clustertweed.be www.clustertweed.be
  6. 6. La place de l’hydrogène dans la transition énergétique Edouard Van Heule Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  7. 7. La transition énergétique? • C’est le passage du système énergétique actuel, basé sur des ressources non renouvelables, vers un bouquet énergétique utilisant principalement des ressources renouvelables • Elle est nécessaire car elle répond à deux défis majeurs au niveau planétaire : o Le changement climatique o La raréfaction inévitable des ressources non renouvelables (Gestionnaire du Réseau de Gaz-France: www.grdf.fr/documents) 2Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  8. 8. La transition énergétique est-elle en marche? • Le WWF nous montre en 15 indicateurs que la transition vers les énergies propres et durables est bien en marche: o 90%de la capacité électrique construite dans le monde en 2015 était d’origine renouvelable o Les panneaux solaires battent des records de baisse des coûts o On investit dans le monde deux fois plus dans les renouvelables que dans le charbon et le gaz o Certains jours, l’Allemagne est quasiment auto-suffisante en renouvelables o Etc. • Le rapport complet incluant analyses et conclusions peut être téléchargé sur http://www.wwf.fr/vous_informer/rapports 3Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  9. 9. 1. C’est quoi, l’hydrogène? • Un gaz (dihydrogène): la molécule H2 est constituée de deux atomes d’hydrogène • L’atome d’hydrogène est l’un des plus abondants sur terre. En combinaison à un atome d’oxygène, on retrouve la molécule d’eau H2O • Un kg d’hydrogène gazeux prend 11 m³ • C’est le plus léger des gaz. Sa densité est 4 x plus faible que celle de l’air • Il se liquéfie à -252° • Sa combustion libère une énergie de 33,3 kWh par kg (soit l’équivalent de 2,5 kg de gaz naturel, 2,75 kg d’essence et +/- 4kg de charbon) 4Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  10. 10. 2. Production du gaz hydrogène • Très majoritairement produit à partir de gaz naturel, de pétrole ou de charbon • En 2016, la part produite par l’électrolyse de l’eau est encore faible par rapport aux énergies fossiles 4% 48% 18% 30% Sources d’H2 électrolyse Gaz naturel charbon Pétrole 2.1 l’hydrogène industriel dans le monde 5Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  11. 11. • Importance économique de l’hydrogène industriel: 90 milliards d’euros en 2013, pour une production de 60 millions de tonnes • La production se fait par vaporeformage (Steam Methane Reforming – SMR). • Pour le méthane, il y a réaction à haute température (700 – 1100 °C) entre ce gaz et de l’eau en présence d’un catalyseur à base de Nickel. Mais avant cette réaction, il y aurait entre 7 à 10 kg de CO² pour 1 kg d’hydrogène produit • Cet hydrogène industriel est utilisé pour des productions dites captives. Deux exemples: • L’hydrogène issu du gaz naturel est utilisé pour désulfurer l’essence et le gasoil ou encore pour hydrogéner des huiles • Pour la production d’engrais (transformation en ammoniac) • Voir le graphique: 6Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  12. 12. 49% 2% 4% 8% 37% utilisations ammoniac aérospacial gaz industriel méthanol raffinage 7Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  13. 13. 2.2 Par l’électrolyse de l’eau • = sa dissociation chimique provoquée par un courant électrique continu • Le générateur de ce courant baigne dans un électrolyte et est relié à 2 électrodes (la cathode et l’anode), qui recueillent l’hydrogène et l’oxygène. • Il existe plusieurs technologies d’électrolyseurs: o La technologie alcaline, qui domine le marché o La technologie PEM (Proton exchange membrane), à membranes polymères échangeuses d’ions 8Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  14. 14. 2.3 Existe-t-il de l’hydrogène naturel? • Il y a une réponse et un bon exemple concret reçu débu novembre 2016: PETROMA, société d’exploration et d’exploitation d’hydrocarbures, a découvert des gisements d’hydrogène naturel au Mali, et possède aujourd’hui le seul exemple d’exploitation fonctionnelle de cette ressource, encore inconnue il y quelques années seulement. Le village de Bourakebougou, au nord-ouest de Bamako, est ainsi fourni en électricité par un groupe électrogène alimenté par un gisement d’hydrogène naturel pur à 98%. 9Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  15. 15. La place ambitionnée par l’hydrogène Energie dans la transition énergétique • Un combustible à part entière pour la chaleur, la force motrice ou l’électricité. • Allié de choix: la pile à combustible (PAC) ou fuel cell (FC) o Il y a plusieurs types de PAC : • Electrolyte liquide : les piles alcalines AFC • Electrolyte solide : les piles acide polymère PEMFC les piles à oxyde solide SOFC 1. Approche technologique 10Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  16. 16. • Situation en Belgique et en Wallonie des énergies renouvelables: Voir tableau ci-après qui détaille les 12,7tWh/an générés par les ENR en 2015: 11Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  17. 17. Les Energies Renouvelables en Belgique Puissances installées jusqu'en 2015 et production d'énergie Puissance TWh/an Puissance TWh/an Puissance TWh/an Puissance TWh/an MW MW MW MW 5,7 OFF Shore 1* 712 2,4 ON Shore 2* 809 1,69 0 0 708 1,611 1517 3,3 2* 2310 2,245 54 0,053 838 0,815 3202 3,113 105 0,285 17 centrales 118 centrales 0,25 135 sites 3119 3,935 54 0,053 1546 2,676 5536 9,098 1* L'off Shore est une compétence fédérale et donc bénéficie à l'ensemble de la Belgique 2* On shore ; 698 éoliennes dont 311 en Wallonie et 182 éoliennes Off Shore 3* 1 kWc PV donne en production 972 kWh/an Source: www.apere.org/observatoires. 4*La très grande majorité de la puissance et de la production d'électricité est située en Wallonie 5* La biomasse -incinération et hors incinération représente 3,700 twh/an et porte le total de la production annuelle d'énergie électrique renouvelable à 12,7 TWh/an en 2015 Photovoltaïque 3* Hydraulique 4* Total Régions Notes : Total général Belgique Total Belgique Eolienne Energie Flandre Bxl Wallonie Puissance et production en 2015 2015 2015 2015 2015 12Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  18. 18. 2. Approche « Marchés » LES APPLICATIONS STATIONNAIRES  Le Power-to-Gas : par l’électrolyse, l’électricité produit de l’H2 qui peut être injecté dans le réseau de gaz naturel. Si on ajoute du CO2, il y a méthanation : cf. Fos-sur-Mer, démonstrateur Jupiter 1000 13Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  19. 19. • L’ Allemagne, qui possède 30 des 50 installations recensées dans le monde, est très avancée. • Exemple de E-On à Falkenhagen: 14Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  20. 20.  Le stockage pour fournir de l’électricité peut jouer un rôle de régulation entre offre et demande dans les smart grids.  Les 1ers marchés sont: 1. Les alimentations de secours 2. Les réseaux télécoms (pylônes essentiellement) 3. Les collectivités rurales isolées 4. Les zones insulaires, etc. 15Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  21. 21.  Chariots élévateurs : société Hypulsion en 2012, le précurseur = gain de productivité, pas de salle de charge, remplissage en moins de 5 minutes 16Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  22. 22.  La cogénération et la micro-cogénération http://www.grdf.fr/actualites/chaudiere-pile-combustible-epilog 17Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  23. 23.  Les applications mobiles • Les véhicules o 2015 et 2016 = étapes clés pour le démarrage de la mobilité hydrogène énergie : vélos, scooters, voitures, bus, camions et trains: 18Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  24. 24. 19Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  25. 25. Dans ce bus Van Hool, il y a 35 kg d’H2 à 350 bars, pour 350 km d’autonomie… 20Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  26. 26. • Aujourd’hui, les flottes captives dans les centres urbains sont au démarrage du marché par exemple : o La Poste française dispose de 5000 camionnettes Kangoo électriques , en a équipé certaines avec prolongateurs d’autonomie à l’hydrogène o L’opérateur de taxis STEP va mettre en circulation 60 Hyundai IX35 à l’hydrogène dans les rue parisiennes 21Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  27. 27. • Waterstofnet a publié un document en 2016 intitulé: « National Implementation Plan of Hydrogen Refuelling infrastructure in Belgium ». Un aperçu des données: o Stations de recharge: Belgique Wallonie • 2015-2020 25 5 • 2020-2025 75 20 • 2025-2030 150 40 o Véhicules: (en Belgique) Voitures bus • 2015-2020 1.000 50 • 2020-2025 7.500 250 • 2025-2030 30.000 500 22Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  28. 28. • D’autres applications: bateaux et avions: 23Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  29. 29. Conclusions • L’hydrogène Energie a commencé à trouver sa place dans la transition énergétique, même en Wallonie. • Quelle STRATEGIE pour la Wallonie? o Où en est-on? Principalement au stade de la R&D o Où veut-on aller? Objectifs = stockage des ENR (P2E), la mobilité et la cogénération. o Comment y aller ? Création d’un cluster Hydrogène Wallonie/Bruxelles en 2017. Participation aux projets wallons ou /et européens, favoriser la dynamique PPP. o Quand? Être à un niveau comparable à la Région Flamande en 2020 24Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  30. 30. MERCI DE VOTRE ATTENTION! 25Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  31. 31. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20161 “HYDROGÈNE RENOUVELABLE : LE LIEN MANQUANT ENTRE L’ÉLECTRICITÉ, LE GAZ, L’INDUSTRIE ET LA MOBILITÉ.” Denis THOMAS, Hydrogenics Europe N.V. EU Regulatory Affairs and Business Development Manager for Renewable Hydrogen « L’hydrogène dans tous ses états », Moulins de Beez, Namur, 1er Décembre 2016
  32. 32. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20162 Electrolysers: Power  Hydrogen Fuel cells: Hydrogen  Power (+ heat) Electrolysis Fuel cell Electrolysis Fuel cells WATER (H2O) + POWER HYDROGEN (H2) + OXYGEN (O2) (+ HEAT) (+ HEAT) •Industrial applications •Power-to-Gas •Hydrogen refueling stations •Grid balancing •Back-up power •Stationary power •Combined Heat & Power •Mobile power
  33. 33. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20163 Hydrogenics in Brief Global company Hydrogenics Corporation  Headquarter  Mississauga, Ontario, Canada  Since 1948  +/- 70 employees  Areas of expertise: Fuel cells, PEM electrolysis, Power-to-Gas  Previously: The Electrolyser Company, Stuart Energy Hydrogenics Gmbh  Gladbeck, Germany  Since 2002  +/- 15 employees  Areas of expertise: Fuel cells, mobility projects, Power-to-Gas Hydrogenics Europe  Oevel, Belgium  Since 1987  +/- 70 employees  Areas of expertise: pressurized alkaline electrolysis, hydrogen refueling stations, Power-to-Gas  Previously: Vandenborre Hydrogen Systems  In total: +/- 170 employees  Incorporated in 1995 [NASDAQ: HYGS; TSX: HYG]  More than 3,000 products deployed in 100 countries worldwide  Total revenues (2015): 39.5 Mio $  Over 65 years of electrolysis leadership Production facility Sales office
  34. 34. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20164 Alkaline & PEM electrolysis | Product’s line Alkaline PEM (Proton Exchange Membrane)
  35. 35. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20165 Global Hydrogen Market But most of the hydrogen produced today is not CO2-free (from gas, oil, coal) If produced from renewable power via electrolysis, hydrogen is fully renewable and CO2-free. Renewable hydrogen has the potential to decarbonize a large range of applications Main industries consuming hydrogen • 50%: chemical industry (ammonia, methanol) • 43%: oil refineries • 6%: float glass, steel and semi-conductors • 1%: power plants, oil hydrogenation and mobility Total consumption 2014 = 571 bcm H2 Data source: The Hydrogen Economy, M. Ball 2009 & Esprit Associates 2014
  36. 36. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20166 Fuel cells solutions: from power modules for turnkey systems Cell stack Balance-of-Plant • MEA - Membrane Electrolyte Assembly • Bipolar plates • Gas Diffusion layer • Gaskets • Multiple cells layered • End plates • Tie rods • Spring washers • Bus bar interfaces • Fuel cell voltage monitor • Fuel management • Air management • Water management • Coolant pump and control • Control hardware and software • Power conditioning • Hybrid energy storage • Hybrid control hardware and software • Cooling or heat exchanger (or CHP) • H2 storage PEM Single Cell Fuel Cell Power Module Fuel Cell System
  37. 37. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20167 KOLON Water & Energy, South Korea (2015) Repowering of by-product hydrogen from chemical industry • OBJECTIVES – Process Plant with by-product hydrogen – Korean government provides incentives (feed-in) for power produced from hydrogen • SOLUTION – >1 MW HyPM-R based on HyPM-R120 fuel cell racks – Grid feed inverters, outdoor containers – Joint venture power purchase agreement (PPA) – 20 year Service agreement – Commissioned October 2015 – 2x40ft containers • More information: http://www.hydrogenics.com/about-the- company/news-updates/2014/06/23/hydrogenics-signs- agreement-to-create-kolon-hydrogenics-joint-venture-for-power- generation-in-south-korea
  38. 38. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20168 Fuel cells for mobility applications Many references Canary Islands, Spain Toronto Canada TACOM/General Motors Los Angeles, CA Los Angeles, CA, USA Basel, Switzerland Berlin, Germany Konstanz, Germany H2Fly, DLR, Germany ALSTOM, Germany Riversimple, UK
  39. 39. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.20169 Power-to-Mobility Alstom Transport | Zero-emission (hydrogen) train | Coradia iLint Source: Alstom • ~50% of rail network in Germany is not electrified (operated with diesel) • More stringent regulation (exhaust emission, noise) and expected price increase for diesel • LOI from 4 German States to buy min 40 zero emission passenger trains (2014) • 1st train (2016) with hydrogen fuel cell • Commercial service expected by 2020
  40. 40. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201610 [Renewable] Hydrogen
  41. 41. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201611 Power-to-Gas • OBJECTIVES – Development of 1,5 MW PEM Electrolysis Stack and System – Validate PEM technology in operational environment – Gain experience in technology and cost. – Feed hydrogen into the medium-pressure distribution natural gas pipeline at 30 bar without compression. • SOLUTION – 1x HyLYZER®-285-30 PEM electrolyser with all peripherals in 40ft. housings for max 285 Nm³/h H2 at 30 bar (Power: 1.5 MW) • PARTNERS: • More information: www.windgas-hamburg.com WindGas Reitbrook (Hamburg), Germany (2015) Direct injection of hydrogen in natural gas grid (distribution) Photo credits: Uniper Energy Storage GmbH
  42. 42. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201612 Power-to-Gas • OBJECTIVES – Demonstrate capabilities to provide energy storage services to the Danish energy system. – Demonstrate capability and economic viability of oxygen and heat recycling in the on-site wastewater operations – Biological methanation system to produce pipeline-grade renewable gas (CH4) and feed into the gas distribution grid at 3.6 bar • SOLUTION – 2x HySTAT™ 100 (Alkaline) with all peripherals to produce 100Nm³/h H2 (Power: 1MW) • SUPPORT – This project receives financial support from the ForskEL program, administered by Energinet.dk. • More information: www.biocat-project.com BioCat, Avedøre, Denmark (2016) Biological methanation and SNG injection in distribution gas grid 4 April 2016
  43. 43. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201613 Power-to-Gas BioCat, Avedøre, Denmark (2016) Biological methanation and SNG injection in distribution gas grid
  44. 44. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201614 Power-to-Mobility Hydrogen refueling stations > 50 references with onsite hydrogen production Shell, Santa Monica, USA Aberdeen Hydrogen Bus Project, Scotland, UK, 2015 Stockholm, Sweden, 2005 Oslo, Norway, 2012 Vattenfall, Hamburg, Germany, 2012 Barcelona, Spain, 2005
  45. 45. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201615 Power-to-Mobility Power-to-Mobility Example: Toyota MIRAI • Hydrogen refueling stations with onsite hydrogen production • For cars (700 bar), a refueling takes 3-5 min for a driving range of 400-500 km • For buses (350 bar), a a refueling take 10 min for a driving range of 350 km HRS Colruyt, Halle, Belgium
  46. 46. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201616 H2 Mobility Belgium More information: www.waterstofnet.eu
  47. 47. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201617 [Renewable] hydrogen Selection of recent demonstration projects Main conclusions from these projects: 1. Hydrogen technologies work fine and deliver according to expectations. 2. There is still room for further technical improvement but no technology breakthrough is expected. 3. There is a important potential for further cost reduction: going from project manufacturing to product manufacturing 4. Energy regulatory framework is no suited for these applications and business operation of these projects remains very challenging Country Project Size Year Electrolyser technology Power Gas Industry Mobility Fuel Thailand EGAT 1.2 MW + 500 kW FC 2017 PEM • Canada Embridge P2G 2 MW 2017 PEM • Germany MefCO2 1 MW 2017 PEM • Denmark HyBalance 1.2 MW 2017 PEM • • UK Levenmouth 370 kW + 100 kW FC 2016 Alkaline + PEM • • Denmark BioCat 1 MW 2016 Alkaline • Italy Ingrid 1 MW 2016 Alkaline • • • UK Aberdeen 1 MW 2016 Alkaline • Germany WindGas Reitbrook 1.5 MW 2015 PEM • Canada Raglan Copper mine 350 kW + 200 kW FC 2015 Alkaline • Belgium DonQuichote 150 kW 2015 Alkaline + PEM • • Germany WindGas Falkenhagen 2 MW 2014 Alkaline •
  48. 48. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201618 Hydrogen | Basics maths Hydrogen physics • 1 kg 11,1 Nm³ 33,3 kWh (LHV) and 39,4 kWh (HHV) • High mass energy density (1 kg H2 = 3,77 l gasoline) • Low volumetric density (1 Nm³ H2 = 0,34 l gasoline) Hydrogen production from water electrolysis (~5 kWh/Nm³ H2) • Power: 1 MW electrolyser > 200 Nm³/h H2 > ± 18 kg/h H2 • Energy: 1 kg H2 > 11.1 Nm³ > ± 10 liters demineralized water > +/- 55 kWh of electricity Cars and buses FCEV H2 tank H2 consumption Driving range Annual driving distance Annual H2 consumption Car (passenger) 5 kg 1 kg/100 km 500 km 15.000 km 150 kg Bus (12 m) 35 kg 10 kg/100 km 350 km 60.000 km 9 tons
  49. 49. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201619 Opex ~2% Capex ~20% Wholesale Price Electricity ~30% Grid Fees and Levies ~50% Hydrogen Cost Service Income (balancing) ~xx% Renewable Credit: Technology Push & Market Pull measures ~xx% Feedstock Income (H2, O2, Heat) ~xx% Investor Bonus Business Case Drivers
  50. 50. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201620 0 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000 Heating & Cooling Electricity Transport ktoe Overall share of energy from renewable sources (EU28, 2014) Non-renewable Renewable The role of energy vectors (electricity and hydrogen) in the decarbonisation of the EU energy system Data source: EUROSTAT, SHARES 2014 Illustrative for future scenario ENERGY EFFICIENCY RENEWABLES Biomethane Green gas (H2, SNG) Fuel cells (CHP) Heat pumps Hydro, Biomass, Geothermal, Wind, Solar Fuel cells Batteries Biofuels Fuel Cell Electric Vehicle Battery Electric Vehicle 17,7% 27,5% 5,9% H2 2014 2014 2014 Future? Future? Future? e- Hydrogen Electricity Other renewables 2014 Future?
  51. 51. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201621 Concluding remarks • Electrolysers and fuel cells technologies are mature technologies ready for market introduction • If governments want to meet COP21 (Paris) objectives, hydrogen will definitely be part of the energy landscape • Existing regulating framework should be adapted for hydrogen and other ‘sector coupling’ technologies • What will be the role of hydrogen in Wallonia? • There are large funding programs at EU, national, regional levels. What about the first hydrogen demo projects in Wallonia?
  52. 52. H2 dans tous ses états | Beez, Belgium | 01.12.201622 Denis THOMAS | Renewable Hydrogen EU Regulatory Affairs & Business Development Manager Mobile: +32 479 909 129 | Email: dthomas@hydrogenics.com Thank you for your attention
  53. 53. H2
  54. 54. H2 3
  55. 55. 5
  56. 56. +
  57. 57. 7 Multinational investment company
  58. 58. Second largest retail group in the world after Walmart
  59. 59. 9 Long-term market
  60. 60. 2017 2019 2021 $250k $2M $5M 1 kW 100 kW 1 MW & 10
  61. 61. 11
  62. 62. Eric Taupin Development Engineer B.S, M.S Vincent Lôme CSO B.S, PhD Pierre-Emanuel Casanova CEO B.S, M.S Patricia Mayer Business Developer B.S, M.S Advisors 12
  63. 63. Supported By $500 000 granted to date 13
  64. 64. Les piles à combustible et leurs applications Perspectives d’avenir Nathalie Job Université de Liège Department of Chemical Engineering – Nanomaterials, Catalysis, Electrochemistry (NCE) www.nce.ulg.ac.be Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  65. 65. Transformation Utilisation directe Energie brute Stockage et restitution Contexte Energie et développement durable Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  66. 66. Consommation mensuelle MWh 0,5.105 1,0.105 t Contexte La Libre Belgique – 10/09/2013 Energie et développement durable Régulation offre/demande ? août février Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  67. 67. Contexte Energie et développement durable Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  68. 68. Voie thermomécanique  Combustion  Moteur thermique  Alternateur Rendement limité par le principe de Carnot: hmax = 1-Tc/Th = 40-60% Comment transformer en électricité l’énergie disponible dans un corps chimique ? H2 (g) + 1/2 O2 (g)  H2O (g) Voie électrochimique :  Pas d’intermédiaire mécanique hmax = DG/DH DG = -229 kJ/kmolH2 DH = -242 kJ/kmolH2  ηmax = 95 % DG = DH - TDS + - cellule récepteur e- réactifs produits Performances des systèmes électrochimiques Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  69. 69. Performances des systèmes électrochimiques Exemple: piles à combustible Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  70. 70. Performances des systèmes électrochimiques Piles à combustible 2H2 + O2  2H2O Pt 1960 2,5 W/gPt 1kW Francis Bacon (1959) 2010 1.200 W/gPt 1MW Amélioration des procédés de fabrication/assemblage Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  71. 71. Systèmes utilisateurs Matériau Application Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  72. 72. Systèmes utilisateurs Densitéd’énergie(Wh/kg) Densité de puissance (W/kg) 1 heure PACs Ultracaps Capacités 10 heures 1 seconde 0.03 seconde PAC Supercap Batterie Toyota Mirai Commercialisation : 2015 2015  700 unités 2016  3.000 unités 2017  20.000 unités Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  73. 73. Systèmes électrochimiques Séparateur Electrolyte Electrolyte Anode Cathode Collecteurdecourant Collecteurdecourant e-e- ions Eléments en série = pack ou « stack » Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  74. 74. Systèmes électrochimiques Piles à combustible PEM Plaque bipolairePlaque bipolaire Membrane Anode Cathode H2 air air + eauH2 (recirculation) Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  75. 75. Composants Séparateur Electrolyte Electrolyte Anode Cathode Collecteurdecourant Collecteurdecourant e-e- ions Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  76. 76. Composants Hydrogène Electrolyte eau Système ouvert Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  77. 77. Composants Hydrogène Electrolyte eau Système ouvert Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  78. 78. Composants Hydrogène Electrolyte eau Système ouvert Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  79. 79. Composants Séparateur Electrolyte Electrolyte Anode Cathode Collecteurdecourant Collecteurdecourant e-e- ions Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  80. 80. Composants Couche catalytique cathodique (Air) Couche de diffusion Membrane Nafion® Couche catalytique anodique (H2) Couche de diffusion Couche catalytique cathodique (Air) Couche de diffusion Membrane Nafion® Couche catalytique anodique (H2) Couche de diffusion Couche de diffusion Couche catalytique anodique (H2) Couche catalytique cathodique(O2) Couche de diffusion Nafion® Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  81. 81. 20 - 30 nm membrane membrane couchedediffusion couchedediffusion couche catalytique 20 - 30 nm couche catalytique structure rigide 3D Pt/noir de carbone Pt/xérogel de carbone Micromonolithe de xérogelde carbone Composants Pile à combustible PEM 20 – 30 µm matériau nanostructuré séparateur électrolyte Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  82. 82. O2 20 - 30 nm membrane membrane couchedediffusion couchedediffusion couche catalytique 20 - 30 nm couche catalytique structure rigide 3D Pt/noir de carbone Pt/xérogel de carbone Micromonolithe de xérogelde carbone Composants Pile à combustible PEM matériau nanostructuré séparateur 20 – 30 µm électrolyte 20 nm e- H+ O2 + 4e- + 4H+  2H2O Pt/C Pt Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  83. 83. Matériaux Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  84. 84. Chaîne complète Challenges - Amélioration des performances - Augmentation de la durée de vie - Diminution du coût - Matériaux/procédés plus écologiques - Matériaux non critiques - Scale-up - Assemblage - Recyclage Matériau Application Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  85. 85. Focus sur les piles à combustible PEM Applications spatiales et militaires Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  86. 86. Focus sur les piles à combustible PEM Applications civiles Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  87. 87. Focus sur les piles à combustible PEM Applications civiles - automobile Toyota MiraiMazda Premacy Hydrogen RE Hybrid Honda Clarity Chevrolet Equinox Mercedes Classe B Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  88. 88. 47% 24% 18% 11% Couches catalytiques Plaques bipolaires Membrane Couches de diffusion Catalyseurs Plaques bipolaires Couches de diffusion Membranes • Coût : marchés de niche  marché de volume – Actuellement : 1.000 – 3.000 €/kW  objectif 2020: automobile 50 -100 €/kW stationnaire (installé avec périphériques) : 1.000 €/kW Focus sur les piles à combustible PEM Obstacles au développement industriel Sources: DOE – FCH-JU Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  89. 89. • Coût : marchés de niche  marché de volume – Actuellement : 1.000 – 3.000 €/kW  objectif 2020: automobile 50 -100 €/kW stationnaire (installé avec périphériques) : 1.000 €/kW Marché en croissance: 2009: 336 M€ 2013 : 716 M€ 2014 : 1,2 G€ Marché attendu : 2016 : 1,6 G€ 2020 : > 5 G€ • Durée de vie - Actuellement : automobile : 2.000 – 2.500 h  objectif : 5.000 h stationnaire : 10.000 h  objectif min. 20.000 h • Infrastructure - Fabrication/distribution d’hydrogène Focus sur les piles à combustible PEM Sources: DOE – FCH-JU Obstacles au développement industriel Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  90. 90. Matériaux - challenges Membranes - résistance à la température - résistance à l’environnement chimique - résistance mécanique - diminution du coût Catalyseurs - durée de vie - diminution de la quantité de platine - remplacement du platine ? Plaques bipolaires - compacité - matériaux légers - diminution du coût Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  91. 91. Assemblage - challenges - Matériaux répondant au cahier des charges - Fabrication en série ? - Management thermique ? - Stacking ? Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  92. 92. Assemblage - challenges http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html Fabrication et intégration Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  93. 93. Assemblage - challenges http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html Fabrication et intégration Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  94. 94. Assemblage - challenges http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html Fabrication et intégration Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  95. 95. Assemblage - challenges http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/index.html Fabrication et intégration Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  96. 96. Réseaux de distribution ou utilisateurs ?? L’hydrogène comme vecteur énergétique Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016
  97. 97. www.nce.ulg.ac.be Merci pour votre attention ! Beez – L’hydrogène dans tous ses états – 01/12/2016 Matériau Composant Système
  98. 98. U"lisa"on  de  l’hydrogène  pour  le  stockage  de  l’énergie   Une  solu"on  qui  a  sa  place  notamment  dans  les  réseaux  électriques   Hydrogen for (seasonal) energy storage Prof. P. Hendrick patrick.hendrick@ulb.ac.be   Ir G. Oliveira Silva goliveir@ulb.ac.be   H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  99. 99. PRESENTATION OUTLINE •  INTRODUCTION WHY ENERGY STORAGE? STORAGE TECHNOLOGIES •  WHY H2 FOR STORAGE ? POTENTIAL CUSTOMERS ANALYSIS OF THE COSTS HYDROGEN SAFETY HYDROGEN PRODUCTION •  CONCLUSIONS 2 H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  100. 100. INTRODUCTION INTERMITTENT ENERGY PRODUCTION IMBALANCE BETWEEN ENERGY PRODUCTION AND ENERGY CONSUMPTION ENERGY STORAGE 3 H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  101. 101. INTRODUCTION – SEASONAL STORAGE 4 H2Net P Hendrick G Oliveira Silva 01st December 2016
  102. 102. INTRODUCTION APPLICATIONS FOR ENERGY STORAGE •  MANAGEMENT OF VARIABLE ENERGY SOURCES “VIRTUAL POWER PLANT” •  POWER QUALITY •  BLACK-START CAPABILITY ABILITY TO START-UP AND PROVIDE ENERGY WITHOUT EXTERNAL POWER •  COMMODITY STORAGE STORAGE OF CHEAP OFF-PEAK ELECTRICITY, SOLD LATER AT A HIGHER PRICE •  TRANSMISSION & DISTRIBUTION STABILIZATION CONTROL OF REACTIVE POWER, FREQUENCY AND VOLTAGE •  INVESTMENT DEFERRAL •  AUTO-CONSUMPTION / ANTI-BLACK-OUT 5 H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  103. 103. STORAGE TECHNOLOGIES 6 H2Net P Hendrick G Oliveira Silva 01st December 2016
  104. 104. STORAGE TECHNOLOGIES 7 H2Net P Hendrick G Oliveira Silva 01st December 2016
  105. 105. STORAGE – WHY H2 8 H2Net P Hendrick G Oliveira Silva 01st December 2016
  106. 106. Energy  storage  technologies  –  H2   Wind  Hydro  system  in  Utsira,Norway  (NewEnergy  and  Fuel)    
  107. 107. 1)  Variable  energy  produc3on   2)  Efficiency  increase   1)  Energy  storage     2)  Consump3on  deferability   •  How  much  storage  is  needed?   •  How  much  will  it  cost  and  who  should  pay  for  it?     •  Which  technologies  should  be  used?   •  How  to  improve  the  exis"ng  solu"ons?   •  What  is  the  impact  on  fossil  power  plants?  
  108. 108. Poten"al  customers  
  109. 109. Poten"al  customers   Energy  @   Home  
  110. 110. Customers’  requirements   Dischargetime(minutes) Power (MW) 1 0,1 1000 100 10 0,1 1 10 100 1000 Energy  @   Home  -­‐  MESB  
  111. 111. Technological  /  Economical  choice   •  P:  Rated  power   •  Cp:    Capital  cost  per  unit  power   •  E:  Storage  capacity   •  Ce:  Capital  cost  per  unit  energy   •  T:  Life  "me  of  the  technology   •  η:  Efficiency   First considering the customer’s technical requirements
  112. 112. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 15 ELECTROLYZER ENGINE – FUEL CELL TANK COMPRESSOR SAFETY & MONITORING H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  113. 113. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 16 ELECTROLYZER 30%   50%   70%   1   10   100   Efficiency  %  (H2   HHV)   Power  kW   10   100   1   10   100   Mass  kg/kW   Power  kW   y=37,3x-­‐0,075   H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  114. 114. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 17 FUEL CELL 20%   30%   40%   0,01   0,10   1,00   10,00   Efficiency  %  (H2  HHV)   Power  kW   Stack   Fuel  cell   H2NET P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  115. 115. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 18 H2 TANK H2NET P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  116. 116. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 19 5   20   35   50   65   10   100   1000   Cost  for  a  20  year  life3me  c€2012/ kWhOUTPUT   Energy  kWhOUTPUT   kin=kout   kin=2kout   kOUT=1h   kOUT=4h   kOUT=10h   kOUT=50h   kOUT=150h   H2Net P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  117. 117. HYDROGEN STORAGE – ANALYSIS OF COSTS 20 SENSITIVITY ANALYSIS H2NET P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016
  118. 118. CONCLUSIONS 21         Cost  (c€2012/kWh)   Mass  (kg/kWh)   Volume  (l/kWh)   Energy  (Wh)   2k   10k   100k   1M   2k   10k   100k   1M   2k   10k   100k   1M   Technology   Pumped  hydro   -­‐   72   58   -­‐   -­‐   37k   37k   -­‐   -­‐   37k   37k   -­‐   CAES   -­‐   11   9   8   -­‐   88   88   88   -­‐   106   106   106   Hydrogen   -­‐   40   22   12   -­‐   24   19   17   -­‐   102   101   101   Lead  acid   flooded   54   46   46   46   53   53   53   53   24   24   24   24   Lead  acid  sealed   75   68   68   68   62   62   62   62   27   27   27   27   Lithium-­‐ion   22   22   22   22   14   14   14   14   9   9   9   9   Thermal   -­‐   0,9   0,6   0,4   -­‐   14   14   14   -­‐   14   14   14   MESB P. Hendrick G. Oliveira Silva 01st December 2016  Electricity  +  Heat    (Cogen  -­‐  CHP)  
  119. 119. GH2 HYDROGEN FOR SEASONAL STORAGE 22 H2Net P Hendrick G Oliveira Silva 01st December 2016 400 600 800 1000 1200 1400 0 2 4 6 8 10 Price(€/kW) Power capacity (kW) 2015 2016 0 500 1000 1500 2000 0 5 10 15 Price(€/kWh) Battery useful energy capacity (kWh) Lead-acid Li-ion
  120. 120. Driving Clean Energy Forward Technologies pour la production et le stockage d’hydrogène . Développements et applications industrielles Léopold Demiddeleer « L’hydrogène dans tous ses états » - Beez - Décembre 2016
  121. 121. Driving Clean Energy Forward • Contexte des énergies renouvelables • L’hydrogène • Les solutions de McPhy Energy
  122. 122. Contexte . 3 - Globalement Approche politique globale pour limiter les conséquences des impacts des activités humaines en terme de réchauffement climatique (… COP 21, 22…) - Régions / Pays Encadrement de la politique par des outils légaux : « Transition énergétique » en France, « Energiewende » en Allemagne, « Thermal vehicle ban » Pays-Bas, Scandinavie … - Industries Déploiement de stratégies d’entreprises spécifiques, basées sur les énergies renouvelables : - Toyota, Engie, EON, RWE …
  123. 123. Energies renouvelables en 2015 4 La progression des Energies renouvelables - Sur 908 GW installés en Europe en 2015 : 26,1% solaire et éolien - 77% des nouvelles installations de 2015 basées sur les Energies renouvelables - Sur les 8 dernières années, les Energies renouvelables ont contribué à 55 % des capacités nouvelles
  124. 124. > La croissance de la valorisation des énergies renouvelables implique de développer des moyens de valorisation des pics de production > Stockage « énergétique » Challenge des énergies renouvelables Limites des technologies actuelles liées à la › Production irrégulière › Saturation des réseaux en période de « pics » › Prévisions difficiles 5 Energies renouvelables - solaire - éolien
  125. 125. 6 Hydrogène : Contexte … Le gaz a certaines vertus, en particulier celle de pouvoir être stocké, et l’électricité est pour l'instant le seul moyen d'alimenter nos nombreux appareils électriques. … Cette nouvelle approche - via l’hydrogène - permet de valoriser les excédents de production d’énergie renouvelable, et ouvre un gigantesque potentiel, ….que ce soit dans le domaine du stockage ou dans celui de la mobilité ». T Lepercq DGA ENGIE L’hydrogène - par sa flexibilité d’usage - sera un acteur majeur dans la révolution énergétique : - Production d’énergie primaire - Matière première « chimique » - Source d’énergie pour la mobilité décarbonée
  126. 126. Production Stockage ApplicationsConversion Stockage en réseau de gaz Turbine Gaz Hydrogène : « agent » flexible . Production irregulière Production stable CH4 H2 Industrie Energie (Reélectrificat ion) PAC Mobilité (H2-Fuel)H2 CH4 Matières premières injection Methane production / Utilisation chimique / … Électrolyse 7 Réseau 7 Solaire Eolien Fossile H2 H2 H2 CO2
  127. 127. Exemple : Mobilité Batteries › 150-250 km › Reload : 2 - 8 hours › Light cars Hydrogène › 500 km › Refull : <50 €, 3 - 5 min. › All cars 8 Véhicules Hydrogéne : + : limitation des émissions CO2 et avantages des véhicules « classiques » - : stations de remplissage ( cf politique d’implantation globale au Japon) Europe transport par routes ≈ 17 % emissions CO2 Emissions comparées (gramme de CO2 / km) Source : McKinsey, Power trains for Europe
  128. 128. Exemple : Mobilité 9 Voitures : exemples Réseaux de stations de remplissage H2 Network HRS › 330 ** vs. >230 000 tank stations (Europe, USA, Japan) Investment HRS › HRS small: 200 K€ / 300 K€ › HRS large : 1 M€ / 2 M€ Pionniers : D, GB, California, Japon, Korea UK Germany Honda (FCX Clarity) Hyundai (ix 35 FCEV) Toyota (FCV Concept) * HRS : Hydrogen Refueling Station ** source : H2mobility.org
  129. 129. Hydrogène . 10 • Ressource illimitée par électrolyse de l’eau • Autre source industrielle : reforming du gaz • Matière première pour l’industrie • Produit et utilisé depuis plus de 100 ans • 60 M tonnes/an , ≈ 30 Mds € › Energie pour les engins spaciaux › 1kg H2 = 33,3 kWh › 1kg H2 = 100 km voiture Gaz léger mais difficile à stocker
  130. 130. Driving Clean Energy Forward • Contexte énergétique et les énergies renouvelables • L’hydrogéne • Les solutions de McPhy Energy
  131. 131. Produits innovants pour la production, le stockage et la distribution d’H2 Large electrolyzers >500 kW 100/500 (or more) Nm3/h Small & mid electrolyzer <500 kW 1/100 Nm3/h Disruptive H2 solid storage technology MOBILITY & ENERGY STORAGE HYDROGEN FOR INDUSTRY Réponses aux besoins de marchés en croissance rapide Electrolyse Stockage H2 stations › Engineering: design and project execution › Customer Assistance: maintenance and training › Supervision and IT control : remote access, dashboard HRS 10 to 200 kg / day McLyser McStore McFilling
  132. 132. Production and storage of H2 on site without CO2 Concept industriel intégré limitant les émissions de CO2 Competiveness › Electrolysors : 1 000 € / kW › 5 € / kg H2 (vs. 5 € à 50) for tradionnal supply › ROI : 2 – 3 y Advantage for customer › NO logistic › Garanty of supply › Safety Advantage for supplier › Large number of proposals for supply › Contracts on long term basis › Services agreement 13
  133. 133. McPHY Stockage H2 . H2 Métal Hydrides Sponge concept Hydrides (43 g / 0,5 Nm3 H2) 100 disks (4 kg H2) Assembly Électrolysor alcaline + storage unit › 13 ans de R&D, 8 brevets › Stockage sur Hydrures › Stockage à haute densité › Stockage à basse pression et à haute sécurité GLOBAL SOLUTIONSTORAGE UNITMODULEDISKLABOS 14
  134. 134. Perspectives marchés Croissance rapide liée à la mobilité (B€) Stations H2 Stockage énergies renouvelables
  135. 135. Réalisations et projets . 16 Chine HEBEI Construction Storage of Wind Gas 2 x 400 Nm3/h – 4 MW + Solid Storage Delivery end 2017
  136. 136. Réalisations et projets . 17 France Jupiter (Fos) Storage of Wind Gas 200 Nm3/h – 1MW including 0,5 MW PEM + Option HRS beg. 2018 6 H2 workshop PUS Storage of PV 30 Nm3/h – 150 KW + Solid Storage Mobility HRS Electronic Industry beg. 2017
  137. 137. Réalisations et projets . Allemagne BERLIN AIRPORT PROJECT WERLTE › 6 MW › Opérational › Station H2 › May 2014 › Electrolysor : 0,5 MW - 100 Nm3/h › Storage : 100 kg H2
  138. 138. Développement commercial Commandes : 2015.4 M€, 2016:14 M€, 2018: 30 M€
  139. 139. Driving Clean Energy Forward En résumé : - Le marché des équipements pour la production, le stockage et la distribution d’hydrogène destinés aux marchés de la mobilité et du stockage d’énergies renouvelables devrait atteindre 6 milliards € en 2025. - Les technologies développées par McPhy lui permettent d’être un acteur important de ces marchés. - Les premières réalisations industrielles ont démontré les performances techniques et la robustesse de ses produits .
  140. 140. Merci de votre attention ! Bonne route !
  141. 141. 22
  142. 142. Stockage hydrogène H2 : storage agent Hydro electricity represents 99 % of present storage but… › Low density › Limited number of sites › Environmental impact Hydrogen is a flexible and reliable storage › Capacity › Load time › Proximity › Bridge between gaz and electricity 1 kW 10 kW 100 kW 1 MW 10 MW 100 MW 1 GW MinutesHeuresJoursSemaines Batteries Lithium-Ion Batteries Plomb-Acide Batteries NaS Stockage hydrogène souterrain  Stockage d’énergie par puissance / temps de décharge Source : McPhy Pompage-hydroélectrique Micro Petit Moyen Grand 23 Tempsdedécharge Puissance
  143. 143. Presentation H2Net Namur, 1er Décembre 2016 Energy storage is a game- changer for Renewable Energy
  144. 144. SME with World-class Minority Shareholders Solenco Power NV © 2016 Dr. Hugo Vandenborre 1 of 12 Members of the High Level Group of the European Commission Honorary Chairman of the Board of Directors of Stuart Energy Inc. (TSX: HHO) Until mid-’08 Chairman of Hydrogenics Europe (NASDAQ: HYGS) Public Company: SOLB Active in different industry sectors including energy and environment Market driven innovation World wide presence 12,4 Billion € Net sales 30,900 Full Time Equivalents Family Owned Company Dominant presence in heating and cooling components and systems for a.o. the residential sector Italy based with 16 International Subsidiaries within 3 Continents 0,2 Billion € Net sales 950 Full Time Equivalents
  145. 145. Solar Energy Conversion Power Corporation nv Solenco Power NV © 2016 SOLENCO POWER nv
  146. 146. SOLENCO POWER nv – Our Vision Solenco Power NV © 2016
  147. 147. SOLENCO POWER nv – Our Vision Solenco Power NV © 2016
  148. 148. Our Product: Solenco PowerboxTM Your Residential Energy Storage and Production Solenco Power NV © 2016
  149. 149. Solenco Power Box Technology Unique technology protected by world wide Patents Solenco Power NV © 2016
  150. 150. Comparison with Competing Technologies Unique product that solves Energy bottleneck Consumer Need Description SPBTM Batteries Gas mCHP Energy Storage Store electric energy   X Electricity and Heat Both energies produced by one device  X  Stabilizes Grid Reduced volatility of variable Renewable Energy Sources   X Zero-carbon No CO2 emissions   X Integrated Different sources in one integrated solution  X X Green solution No toxic waste  X  Solenco Power NV © 2016
  151. 151. Unique product that solves Energy bottleneck Monitor and control the energy flow of your home, at any time, at any place, from your hand. IoT* Technology The Solenco PowerboxTM has integrated Smart Sensors that allows the exchange of information. (*) IoT: Internet of Things Opportunity for substituting Centralized Power Plants Solenco Power NV © 2016
  152. 152. SOLENCO POWER nv The Solenco PowerboxTM is the missing link • For mass uptake of residential Solar PV. • For your insurance against rising energy prices. • To make you independent from the electrical grid as well as the natural gas network. • And… Solenco Power NV © 2016
  153. 153. The Solenco PowerboxTM Design Your Residential Energy Storage and Production Solenco Power NV © 2016
  154. 154. Solenco PowerboxTM Modular Build Up of Power and Energy Solenco Power NV © 2016
  155. 155. Solenco PowerboxTM Energy storage is a game- changer for Renewable Energy Step 1 EU 28 (Now-2019) Step 2 +North America (2020) Step 3 +Asia (2021)  10.000 units in 2020: by adding North America with priority focus on Ontario (Canada) because of their ambitious Energy Storage Programme  10 units in 2017 Benelux  100 units in 2018 Benelux & Germany  2.000 units in 2019: by adding Denmark, France, Italy and Spain  20.000 units in 2021: by adding Asia with priority focus on Rajasthan (India) + Taiwan Solenco Power NV © 2016
  156. 156. Solenco PowerboxTM Energy storage is a game- changer for Renewable Energy Solenco Power NV © 2016 C06 hall 10.1.
  157. 157. Contact adress: Solenco Power NV Slachthuisstraat 112 bus2 2300 Turnhout, Belgium Contact Person: Julien Nyst, Director E-mail: julien.nyst@solencopower.com Website: www.solencopower.com Cellular: +32 498 912 135
  158. 158. L’hydrogène dans tous ses états 1er décembre 2016 Jonas Cautaerts
  159. 159. 1 Qui est CG?
  160. 160. Chiffres clés 11743 L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  161. 161. Mission Créer ensemble une valeur ajoutée durable fondée sur nos valeurs et notre savoir-faire dans la distribution L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  162. 162. Entreprise durable simplysustainable.com Homme Environnement Produit L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  163. 163. Hydrogène @ Colruyt Group Etudes 1° chariot élévateur sur le site Voyage d’étude Etats Unis Station service hydrogène + chariots FCH Don Quichote projet Déploiement 200 piles à combustible 2004 2007 2010 2012 2015 2016 4000 remplissages 2800 kg L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  164. 164. Etudes 1° chariot élévateur sur le site Voyage d’étude Etats Unis Station service hydrogène + chariots FCH Don Quichote projet Déploiement 200 piles à combustible 2004 2016 2025 (R)évolution dans le prix 2004 2007 2010 2012 2015 2016 hydrogène infrastructure entretien prix L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  165. 165. 2 Prix
  166. 166. 3 Hydrogène
  167. 167. Focus énergie renouvelable 25%consommation Colruyt Group L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  168. 168. Focus énergie renouvelable 100%consommation Colruyt Group L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  169. 169. Réduction de consommation et des émissions de CO2 van ons verbruik 11% moins de CO2 90% moins de NOx 46% moins de particules fines L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  170. 170. Hydrogène durable • énergie renouvelable = inépuisable • Vent, soleil, eau de pluie • Faible impact environnemental L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  171. 171. Hydrogène durable Printemps 2017 Intégré à côté de diesel, essence et CNG 100% disponible L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  172. 172. 3 Hydrogène
  173. 173. 4 Qualité
  174. 174. Garantie de … • Qualité de l’hydrogène ISO 14687 SAE J2719 4.0 grade production consommation Fournisseur X Fournisseur Y L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  175. 175. Garantie de… • Qualité de la production et consommation Efficacité? ? ? L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  176. 176. Garantie de… • Qualité du service 98% disponibilité L’hydrogène dans tous ses états | 1er décembre 2016
  177. 177. 4 Qualité
  178. 178. 5 Conclusion
  179. 179. Jonas Cautaerts jonas.cautaerts@colruytgroup.comdurable Hydrogène Prix Qualité
  180. 180. © Viessmann Group L’H2 et la cogénération Viessmann Belgium BVBA Laurent Vercruysse Directeur technique
  181. 181. © Viessmann Group 01/12/2016 2 L’H2 et la cogénération Pile à combustible - Vitovalor 300-P Viessmann
  182. 182. © Viessmann Group 01/12/2016 3 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P But de la pile à combustible: Réduction énergie primaire Production séparée de chaleur et d’électricité Centrale traditionelle Efficience 38 % Efficience 98 % 136 % Energie primaire Vitodens 62% 2% 19% 64 % perte Vitovalor 300-P Efficience 38 % Efficience 50 % 88 % 100 % Energie primaire 12 % perte Production combinée de chaleur et d’électricité Energie primaire production séparée: Energie primaire production combinée: 142 % 100 % Réduction consommation énergie primaire: Tot 42 % Alle waarden zijn berekend op Hi. Exl. transportverliezen
  183. 183. © Viessmann Group 01/12/2016 4 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Classification ErP  Vitovalor:  CC: 142 %  ECS: 124 %  Gaz condensation: …%??  92-94 %
  184. 184. © Viessmann Group 01/12/2016 5 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Classification ErP
  185. 185. © Viessmann Group 01/12/2016 6 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Principe de fonctionnement de la pile à combustible: Hydrogène H22 kWh gaz naturel CH4 ‚Reformer‘ T° > 600°C CO2 + H2O O2 CO2 PEM Pile à combustible H2O 750 Wh net 1 kWh 69°C Buffer ECS / CC 230VAC CH4 H2 & CO2 DC AC
  186. 186. © Viessmann Group 01/12/2016 8 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Caractéristiques:  Puissances  Pile à combustible  Chaudière à condensation avec tampon CC et ECS.  Pile à combustible: Rendement électr./total: 38% / 90% (Hi)  Smart Grid Ready  Bruit max: < 50 dB(A)  Séparation hydraulique pile à combustible / installation de CC via échangeur à plaques.  Puissance chaudière à condensation: − CC 50/30: 19 kW. − ECS: 29,3 kW
  187. 187. © Viessmann Group 01/12/2016 9 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Rendement:  Pile à combustible: − 0,75 kWh EL (net) − 1 kWh TH − Max 21,5h / jour − Mise en service = 1h  Consommation 500 Wh  Production maximale: − 16,4 kWh EL/jour − 5970 kWh EL/an
  188. 188. © Viessmann Group 01/12/2016 10 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Composants:
  189. 189. © Viessmann Group 01/12/2016 11 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Composants: Reformer Pile à combustible Onduleur Gaz naturel  hydrogène, CO2 & chaleur Hydrogène et oxygène  VDC, chaleur & eau VDC/VAC + Surveillance du réseau Gaz (2 kW*) Chaleur (1 kW*) Electricité (0,75 kW*) * Calculé sur Hi
  190. 190. © Viessmann Group 01/12/2016 12 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Composants: 1 2 3 4 5 6  Onduleur  Stack (Pile à combustible)  Reformer craking + nettoyage du gaz  Réservoir d‘eau reservoir de condensat  Désulfurisation  Filtre DI préparation interne du circuit d‘eau DI pour le refroidissement du Stack. 1 2 3 4 5 6
  191. 191. © Viessmann Group 01/12/2016 13 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Composants:  Chaudière gaz à condensation Vitodens 222-W avec ballon ECS 46L  Puissance de la chaudière : − CC 50/30: 19 kW − ECS: 29,3 kW  Rendement: 109% (Hi)  Ballon tampon CC et préchauffage ECS (spirale en inox) de 170 litre  Ballon ECS en inox de 46 litre  Concept total (hydraulique et régulation) tout en un.
  192. 192. © Viessmann Group 01/12/2016 15 L’H2 et la cogénération Pile à combustible – Vitovalor 300-P Composants:  Circuit ECS  Circuit CC (eau de remplissage CC selon VDI 2035)  Ballon tampon avec séparation hydraulique (eau de remplissage selon VDI 2035)  Circuit Pile à combustible (eau DI) BZ & Reformer  La Pile à combustible fonctionne avec de l’eau DI  5l.  Séparation hydraulique entre le ballon tampon et le circuit chauffage afin d’éviter tout encrassement possible. 1 2 1 2 2
  193. 193. © Viessmann Group Vitovalor 300-P Merci pour votre attention Viessmann Belgium BVBA Laurent Vercruysse
  194. 194. Impact de l’hydrogène dans la transition énergétique Marenne Daniel
  195. 195. Qu’est ce que la transition énergétique
  196. 196. Quel est aujourd’hui la technologie qui permet de produire l’électricité au meilleur coût ( nouvelle installation) ? 3 09/12/2016  Le renouvelable n’est plus seulement un rêve d’écologiste  c’est devenu un rêve pour les financiers
  197. 197. Impact de cette réalité la production d’électricité 4 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec GW GW Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 80 TWh/year Non! 1 ha = 500 kW 50 GW = 1 000 km² Belgique = 30 500 km² Mais il faut stocker l’électricité Impossible ? 50 TWh Sun 30 TWh Wind Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 80 TWh/year GW
  198. 198. Stockage avec véhicules électriques
  199. 199.  Equivalence = Stockage de grande capacité centralisée  Complémentarité (raccordement) VOITURES ELECTRIQUES = BATTERIES 23/06/2016 Colloque mobilité UWE 6  200,000 VE = 5 GWhe stockage  Disponibilité > 95% Impact de cette réalité la production d’électricité
  200. 200.  5.600.000 voitures particulières en Belgique, dont +/- 2 M de “2ème voiture” (< 15,000 km/an)  1 Véhicule électrique (15.000 km/an) = +/- 3000 kWh/an (= +/- 1 client retail)  2 M VE en Belgique (= 2 M nouveau clients…) = 6 TWh/an  = 8% de la production belge = < 8,000 h/an de deux TGV (400 MW)  = 10 GW de Puissance si charge/décharge simultanée !  Possibilité d’absorber une surconsommation de 10 GW mais uniquement durant quelques heures.  Pas pour du stockage longue durée !!! QUELQUES CHIFFRES 23/06/2016 Colloque mobilité UWE 7
  201. 201. L’hydrogène le chaînon manquant vers un monde 100% renouvelable
  202. 202. Pourquoi l’hydrogène? 2016 Terr'Innove Namur - ENGIE 9 Soutien du réseau Stockage électricité CNG Carburant Liquide Electricité Mobilité Industrie CO2 H2 H2 Electrolyse Eau Power to Gas Hydrogénation Electricité Mobilité Industrie
  203. 203.  1 l diesel = 1 kg CNG = 100 kg Batterie = 500 g H2 (retransformé en électricité)  Avantage Fcell => possibilité d’utiliser la chaleur perdue pour le chauffage du véhicule. 2016 10 VE LNG / H2CNG / H2 Electrical drive EVRX, PHEV,FC 120 km – 400 km Up to 1 000 km Full CNG / H2 Bi Fuel 500 km + 500 km Trucks Blue Corridor Daily distance Premier axe de développement de l’hydrogène vert la mobilité Terr'Innove Namur - ENGIE
  204. 204.  Le H2 peut remplacer le C dans la sidérurgie  Le H2 permet l’hydrogénation du CO2 pour construire les molécules de base à la chimie organique.  Le H2 permet le stockage saisonnier de l’électricité. Nouvelles possibilités de l’hydrogène. 2016 Terr'Innove Namur - ENGIE 11
  205. 205. daniel.marenne@engie.com MERCI DE VOTRE ATTENTION 23/06/2016 Colloque mobilité UWE 12
  206. 206. Le projet WallonHY Didier Vandermeersch Moulins de Beez, 1er décembre 2016
  207. 207. • Hydrogène = vecteur énergétique du futur • Défi technologique: décalage entre o Grande capacité de production d’ENR o Faible capacité des électrolyseurs permettant la conversion en H2 • Dû à la difficulté technologique d’augmenter le nombre de stacks utilisés en série sans perdre en fiabilité et durabilité • En même temps, suivant les experts de l’IEA, il y a un fossé entre la capacité de production verte d’H2 et celle des systèmes classiques 2Moulins de Beez, 1er décembre 2016 Synthèse du cadre général
  208. 208. Développement d’une nouvelle génération d’électrodes • Développement par l’équipe du prof. Joris PROOST (UCL) d’électrodes 3D : o Augmentation de capacité de production o Augmentation de l’efficacité électrochimique (détachement des bulles d’H2) o Diminution du coût énergétique en kWh grâce à la réduction des surtensions o Plus grande flexibilité pour la variabilité de chargement des sources d’ENR Moulins de Beez, 1er décembre 2016 3
  209. 209. Objectif et description du projet • Valider les observations faites en labo à l’échelle d’une installation pilote à l’UCL • Ce nouveau type d’électrolyseur sera ensuite intégré dans un site démonstrateur P2H, dans le zoning de Seneffe • Association avec des applications de mobilité Moulins de Beez, 1er décembre 2016 4
  210. 210. En outre: • Objectifs sociaux économiques : Livre Blanc sur P2H + P2M • Large diffusion de l’information • Aplanissement des écueils sociaux et juridiques • On vise l’émergence d’une filière industrielle wallonne « H2 » • On souhaite développer le P2M Moulins de Beez, 1er décembre 2016 5
  211. 211. En pratique: • Leader = UCL - IMAP • Partenaires non scientifiques: Cluster Tweed et H2Net • Partenaire industriel: Air Liquide • DGO4 • Durée de 48 mois • Budget total de environ 800.000 euros Moulins de Beez, 1er décembre 2016 6
  212. 212. MERCI DE VOTRE ATTENTION Moulins de Beez, 1er décembre 2016 7
  213. 213. Université catholique de Louvain (UCL) Division of Materials and Process Engineering La production verte d’H2 en WallonHY à (plus ou moins) grande échelle Prof. dr. ir. Joris Proost Journée « L’hydrogène dans tous ses états » Moulins de Beez, Namur, 01/12/2016
  214. 214. 1. le contexte 2. les défits technologiques 3. le projet WallonHY 4. les perspectives pour 2020
  215. 215. La « Sainte Trinité » de l’hydrogène 1 tolérance zéro vs. CO2 2 efficacité doublée (combustion froide) 3 réversibilité  C + O2  CO2 + chaleur  2H2 + O2  2H2O + électricité
  216. 216. La production verte d’H2 électrolyse de l’H2O électro chimie
  217. 217. Power-to-H2 (P2H) ... H2 dans tous ses états PRODUCTION STOCKAGE Electrical line H2-to- power H2-to-mobility UTILISATION
  218. 218. 1. le contexte 2. les défits technologiques 3. le projet WallonHY 4. les perspectives pour 2020
  219. 219. 1953 Electrolyse de l’H2O à plus ou moins grande échelle
  220. 220. 2009 Electrolyse de l’H2O : kW  MW  2-3 MW  ???
  221. 221. Scale-up de l’électrolyse de l’H2O envers les MW
  222. 222. 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 0 200 400 600 800 1000 H 2 output[Nm 3 /hr] #Cells/stack Power Input [kW/stack] Les limites technologiques du scale-up ... 1 MW :  100 cells !!!
  223. 223. (2015-2019) (2020-2025) International Energy Agency / Hydrogen Implementation Agreement
  224. 224. Néanmoins, un scale-up minimale s’impose ! 2H2O  2H2 + O2 2 MW CH4 + 2H2O  4H2 + CO2 H2 verte H2 rouge
  225. 225. 1. le contexte 2. les défits technologiques 3. le projet WallonHY 4. les perspectives pour 2020
  226. 226. Comment réaliser le scale-up des électrolyseurs ? 2 MW  6 x 350 kW « Buy 5 .... get 1 free » ceci ne réduira pas le prix de l’H2 !!! 1
  227. 227. 1953 L’électrolyse de l’H2O à grande échelle existe déjà ! 135 MW !!!
  228. 228. Changement de technologie ? alcalin vs. acide (PEM) 2
  229. 229. Notre solution élégante : les électrodes 3-D3  Augmentation significative du taux de production H2  moins de cellules 1) augmentation de surface intérieure pour même volume macroscopique ; 2) meilleur transfert de masse pour l’évacuation des gaz ;  Entièrement compatible avec la technologie d'électrolyse actuelle (kW) : a) même matériau électro-catalytique d'électrode (alliages de Ni) ; b) même géométrie de cellule (en remplaçant un stack d’électrodes 2-D par des plaques 3-D) ;
  230. 230. Project « WallonHY » • « Power-to-H2: une feuille de route technologique et socio- économique pour la réalisation d'un premier (site) démonstrateur en Wallonie » ; • Partenaires (2016-2019, 800k€) : • Délivrables:  électrolyseur pilote avec électrodes 3-D ;  cartographie et feuille de route pour l’H2 en RW ( 2020) ;  intégration dans des réseaux de mobilité UE ;
  231. 231. GLS H2 & O2 10 kW cell stack KOH pump KOH Pre‐heater Liquid‐cel degasser  HMI & Data collector  Electrolyseur pilote avec électrodes 3-D
  232. 232. 1. le contexte 2. les défits technologiques 3. le projet WallonHY 4. les perspectives pour 2020
  233. 233. Power-to-H2 (P2H) ... H2 dans tous ses états PRODUCTION STOCKAGE Electrical line H2-to- power H2-to-mobility UTILISATION
  234. 234. La mobilité H2 est (enfin) sur l’agenda politique octobre 2015
  235. 235. La mobilité H2 : plan d’implémentation belge (NIP)
  236. 236. La mobilité H2 1) infrastructure de recharge (Hydrogen Refueling Stations ou HRS) 2) véhicules à H2  20 50 bus à H2 permettront environ la même réduction en CO2 que 1000 voitures à H2
  237. 237. 0 50 100 150 200 0 100 200 0 20 40 60 80 100 H 2 bus (22 kg/day) H 2 car (0.7 kg/day) H 2 consumption(kg/day) H 2 production(kg/day) Number of H 2 vehicles (car or bus) 1 MW  5 H2 busses 0 50 100 150 200 0 200 400 600 800 1000 0 20 40 60 80 100 H 2 output[kg/day] #Cells Power Input [kW] 1 MW  120 kg H2/day @ 33% capacity 1 bus à H2 consomme 80,000€ d’H2 par an  une station de rechargement s’autofinance ! La mobilité H2 et ses besoin en H2 verte
  238. 238. Projet démo bus à H2 « P2H2mobility » (2017-2020) • 20 (2x 10) bus à H2 ; • un électrolyseur de 2 MW ; http://www.fch.europa.eu/publications/fuel-cell-electric- buses-potential-sustainable-public-transport-europe 200k Euro from FCH JU
  239. 239. Air Liquide 1st Public Hydrogen station in Belgium as from 22-04-2016 Journée d’Etudes Hydrogène _H2 Net Namur, 01-12-2016 l Christian Nachtergaele l
  240. 240. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20162 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Energy transition wave according to Hefner (2007)%totatmarket 100% Wood Petrol Past Present Future Solids Liquids Gas 19501900 2050 Renewable gases: An energy transition Energy transition wave according to Hefner (2007)
  241. 241. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20163 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLICThis document is PUBLIC 2. Hydrogen : a world of applications
  242. 242. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20164 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Air Liquide: 40 years of global investment in Hydrogen 4 > 46 large H2/CO plants > 14 bn m3/yr > H2 pipeline Eur: 1245 km > H2 pipeline WW: 2000 km > 2 bn € sales Distribution Production Applications
  243. 243. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20165 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Hydrogen, a core expertise of Air Liquide Group… Glass 80 to 500 m3/h H2 Ultra pure <1ppb 50 to 500 m3/h Ariane 5 28 t/launch Fuel cell vehicle 1 kg for 100 km Heat Treatment 10 m3/h (batch) 1000 m3/h (continuous) Chemicals ex: 0,067 t/ton Anilin Petroleum refining (desulfuration & hydrocracking) 10-100 km3/h
  244. 244. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20166 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLICThis document is PUBLIC 3. Why we believe in Hydrogen
  245. 245. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20167 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Hydrogen delivers clean transportation solutions INVESTMENT Hydrogen is everlasting and is the most abundant element in universe H2 produces zero emissions, just water Out performs electric battery solutions Natural Gas / Biogas Renewable energies Reformer Electrolyser H2 stations for Hydrogen Electric Vehicles
  246. 246. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20168 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Hydrogen out performs all alternatives Source : Mc Kinsey, 2011, EU Powertrain Report PETROL HYDROGEN HYDROGENELECTRICAL ZERO ZERO 120 g/km 150 g/km 180 g/km Vehicle Well to wheel With Hybrid EMISSIONS AUTONOMY CONVENIENCE 100 > 300 km 500 > 700 km Recharging 30 min < 8 hours Refueling 3 < 5 min With Green H2
  247. 247. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-20169 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC 4. Air Liquide’s Hydrogen strategy to 2020
  248. 248. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201610 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC Our ambition: leadership in H2 Mobility • Lead activation of H2 Energy Markets in particular H2 Mobility • Be a major Mobility player Maintain leadership across the full value chain from H2 production to delivery at the pump TECHNOLOGY INVESTMENT CUSTOMER EXPERIENCE
  249. 249. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201611 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLICThis document is PUBLIC Technology leveraged at every step in the chain Efficient Sustainable Safe Reliable Competitive Technology covering the whole Hydrogen Energy value chain
  250. 250. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201612 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC 12 Pioneering innovative H2 mobility projects worldwide 75 Hydrogen Stations worldwide
  251. 251. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries Good collaboration with strong partners from the start ... 13 H2 Station ZAVENTEM
  252. 252. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries Opening Public AL H2 station in Zaventem on 22-04-2016 14 The first public H2 station in Belgium
  253. 253. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-2016 Air Liquide Benelux Industries Air Liquide Blue hydrogen certificates 15 ■ Hydrogen from chloralkali electrolysis with renewable electricity in Zaventem (BE) – certified by Vincotte ■ Hydrogen from bio- methane in Dormagen (DE) – certified by TÜV ■ Hydrogen from SMR + CCS in Port-Jérôme (FR) – to be certified by E&Y
  254. 254. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201616 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLICThis document is PUBLIC 5. What are the next steps?
  255. 255. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201617 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLICThis document is PUBLIC Sustainable mobility is within our grasp Transition evolving at unprecedented pace • Car electrification (hybrids, battery electric, FCV, e.g. Prius, Mirai…) • New mobility models (Uber, car sharing…) • Autonomous vehicles
  256. 256. World leader in gases, technologies and services for Industry and Health01-12-201618 Air Liquide Benelux Industries This document is PUBLIC H2 mobility in Belgium : next steps NIP: 25 H2 stations in Belgium by 2020 20 in Flanders and 5 in Wallonie 2020 25 HRS 1.000 FCEV 2025 75 HRS 7.500 FCEV 2030 150 HRS 30.000 FCEV Create market conditions: > vehicles (cars, taxis, buses, …) > tax incentives, subsidies, modalities
  257. 257. End of presentation Thank you for your attention
  258. 258. POWER TO GAS, LA FEUILLE DE ROUTE DE LA RÉGION FLAMANDE Isabel François Project Manager WaterstofNet Coordinator Power to Gas Cluster
  259. 259. WATERSTOFNET • Association sans but lucratif, fondée en 2009 • Active en Flandre et au Sud des Pays-Bas • Développement et réalisation de projects d’ hydrogène énergie (transport sans émissions et stockage d’énergie) • Faciliter la coopération entre industriels, autorités gouvernementales et instituts de Recherches • Domicilié à Turnhout (B)
  260. 260. 3 PROJETS c c H2 dans un réseau intelligent Stratégie H2 pour l’ Europe N-Ouest 14 autobus dans 4 villes Europeénnes Station d’ hydrogène Halle Station d’ hydrogène Helmond (NL) Barquette Véhicule de collecte des ordures Feuille de route infrastructure d’ hydrogène Hyundai ix35 utilisé par WaterstofNet Feuille de route Etude de faisabilité 29 stations d’ hydrogène et 325 voitures en Europe Démonstration de 2 véhicules de collecte des ordures dans 10 villes européennes 29 autobus dans 5 villes Europeénnes 2 autobus à Eindhoven Réseau d’ enterpresises Flamandes Analyse des aspects de législation/barrières
  261. 261. 4 REALISATIONS WATERSTOFREGIO 1.0: Station service à Helmond (NL) 350-700 bar Application: voitures, bus Station service au centre de distribution Colruyt Halle 350 bar Application: transpalettes à piles a combustible
  262. 262. 5 REALISATIONS WATERSTOFREGIO 1.0:  Pile à combustible (Solvay) 1MW  Transforme l'hydrogène (H2) coproduite par l'usine de Solvay (chlore) en électricité.  Véhicules de collecte d’ordures  Batterie Li-ion de 144 kWh  Pile a combustible 32 kW (Range extender)  Rayon d’action 360 km
  263. 263. 6 PROJETS ACTUELS WaterstofRegio 2.0 Partners Cofinanced by: e.a. • 2 stations d’ hydrogène – à Wilrijk/Antwerpen, incinération des déchets – à Breda (NL), électricité solaire • Élaboration de la station Colruyt/Halle pour le ravitaillement à l’ intérieur • Station mobile à 350 bar pour faire des démonstrations • Démonstration de 75 transpalettes chez Colruyt • Développement et démonstration d’un camion de 40 tonnes roulant à l’ hydrogène. Cluster “Platform power to gas”
  264. 264. 7 LA FEUILLE DE ROUTE “POWER-TO-GAS FLANDERS” • Durée: 14 months (01/10/2014 - 31/01/2016) • Financement : Région Flamande • Partenerres: • Coordinateur: Hydrogenics (Denis Thomas) • Résultats: www. power-to-gas.be/roadmap-study
  265. 265. 8 CONTENU DE L’ ETUDE • Analyse de l’ état actuel (2015) et futur (2030-2050) du PtG en Flandre (technologie, économie, cadre juridique, opportunités de marché) • Étude de business case PtG et identification des premiers marchés • Une feuille de route qui servira de fondation pour les actions du cluster Power-to-Gas en Flandre Electricité Hydrogène Mobilité voitures, bus Injection dans le réseau gazier Conversion en carburant liquide (methanol) Conversion en électricité (pile à combustible) Matière de base pour l’ industrie
  266. 266. 9 LES ELEMENTS ESSENTIELS DU MODELE ÉCONOMIQUE • Prix des matières premières: Prix de l'électricité, frais de transport et distribution, taxes • Équipement (CAPEX / OPEX ) L'électrolyseur (y compris le remplacement du cell stack), le stockage et la compression H2, les stations de ravitaillement, les piles à combustible ... • Etapes supplémentaires du procédé: Caractéristiques et coût de la méthanation, méthanolisation • Services auxiliaires R1, R2, R3 • Avantages sociétaux: Coût du CO2 évité 2015-2030-2050 500kW → 100MW electrolyse
  267. 267. 10 RESULTATS – COUT DE L’HYDROGÈNE INDUSTRIEL PRODUIT À PARTIR D’ELECTROLYSE À GRANDE ÉCHELLE (~100 MW)
  268. 268. 11 RESULTATS – COUT DE L’HYDROGÈNE INDUSTRIEL PRODUIT À PARTIR D’ELECTROLYSE À GRANDE ÉCHELLE (~100 MW) 0,56 0,26 0,41 2,38 0,40 0,03 - 4,05 0,03 0,20 0,49 - 3,33 0,51 2,82 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 €/kgH2 LC 2015 - PtIndustry Large (full load) Waterfall graph 2015 (Power-to-Industry - large scale - at full load operation)
  269. 269. 12 LES DIFFERENT VALORISATION DE L’HYDROGÈNE RESULTATS Mobilité voitures, bus: Cas économique le plus prometteur Moment politique en Europe (transport émission zéro ) Injection dans le réseau gazier: Grand capacité de stockage A court terme: injection H2 (coût ≈ biométhane) A long terme: methanation, coût plus élevé mais pas de limite de volume Conversion en methanol: Intéressant pour la substitution partielle de Diesel / Essence (Cf. bio-diesel ou bio-éthanol aujourd'hui) Matière de base pour l’ industrie: Cas économique positif déjà pour les applications à petite échelle (comparé au H2 fourni par camion) Conversion en électricité : Cas le plus complexe (uniquement pour stockage longue durée)
  270. 270. 13 P2G ROADMAP FOR FLANDERS CONCLUSIONS • Power-to-Gas peut clairement contribuer aux objectifs d’une Europe décarbonée • La Belgique et la Flandre disposent d’ acteurs importants qui couvrent toute la chaîne de valeur du « Power-to-Gas ». La coopération est essentielle. • Les objectifs d’une Europe décarbonée vont créer des changements fondamentaux dans le marché de l’ energie (prix CO2, demande de transport à émission zéro….) => impact important sur les analyses de rentabilité • Un cadre réglementaire est nécessaire, e.a. des systèmes de soutiens et de tarifications pour stimuler des investissements dans le H2 et le PtG.
  271. 271. 14 LE CLUSTER “PLATFORM POWER-TO-GAS”: NOS MEMBRES
  272. 272. 15 OBJECTIFS DU CLUSTER “POWER-TO-GAS” PROJETS de PILOTAGE Du Power-to-Gas Communication avec les décideurs politiques concernant la stratégie énergie Accès au subventions européennes
  273. 273. 16 GROUPE-CIBLE DU CLUSTER “POWER-TO-GAS” Production énergie renouvelable Electrolyse Compression, stockage transport Opérateurs de réseau Intégrateurs de système Utilisateurs d’ hydrogène
  274. 274. 17 EQUIPES DE PROJET: 6 THÈMES Power to Mobility Stations de H2 /véhicules Power to Gas H2 → réseau gazier Power to Fuel H2 + CO2 → methanol H2 en applications maritimes H2 ou methanol pour navires Eolien Off-shore Stockage à grande échelle Certification H2, gaz, methanol “vert”
  275. 275. 18 NOS AMBITIONS Pour la periode 9/2016 → 9/2019 • Au moins 3 projets pilotes en Flandre réalisés ou encore en cours avec > 15 entreprises concernées • Au moins 10 nouveaux membres dans le cluster • Plus de visibilité pour le potentiel de l’ hydrogène en Flandre-Belgique-Europe
  276. 276. 19 FONCTIONNEMENT • Le cluster est ouvert aux nouveaux membres, • ayant des activités importants en Flandre • étant prêts à participer aux projects d’ hydrogène • La contribution des membres est de 5000 € / an Le gouvernement FL ajoute le même montant • www.power-to-gas.be
  277. 277. 20 Merci pour votre attention
  278. 278. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development Vers une feuille de route pour les futurs producteurs et utilisateurs d’H2 en WallonHY 01 décembre 2016
  279. 279. Sommaire L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations Equilibre économique Scénarii de déploiement Promotion de la filière hydrogène wallonne 2 Comment la Wallonie peut-elle se positionner sur le marché porteur de l’hydrogène? 1. Analyse 2. Mise en place
  280. 280. Phase 1 - Analyse L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations 3
  281. 281. Phase 1 - Analyse L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations 4 Découverte de l’hydrogène et de ses applications afin de répondre aux questions suivantes: • À quels besoins l’H2 répond-il? • Quels sont les utilisateurs potentiels de l’H2? • Quel est l’apport de l’H2 par rapport à ses concurrents? • Quelles sont les améliorations éventuelles à y apporter? Grandeurs physiques et valeurs clés à retenir: L’objectif est de se faire une idée de la position occupée par l’H2 en comparaison aux vecteurs énergétiques concurrents.
  282. 282. Phase 1 - Analyse L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations 5 De la production à la valorisation en passant par le stockage: • Dresser un état de l’art comparatif des technologies disponibles et existantes dans la filière « H2 » • Fournir des éléments technico-économiques types de solutions hydrogènes pour un ou plusieurs projets • Etablir les avantages et les inconvénients des différentes technologies • Lister les acteurs internationaux de référence
  283. 283. Phase 1 - Analyse L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations 6 Identifier les acteurs ayant des compétences intégrables à la chaîne de valeur « H2 »: • Cartographie des acteurs wallons (entreprises, centres R&D, acteurs de formation, etc.) impliqués ou non dans le secteur, qui possèdent des compétences intégrables dans la chaine de valeur (équipementiers, acteurs technologiques, etc.) Positionner le savoir-faire wallon (et bruxellois) par rapport aux besoins du secteur: • À partir du « process flow », définir les métiers à haute valeur ajoutée et les défis en matière d'innovation technologique de la filière H2 • Diagnostiquer les forces/faiblesses et les opportunités/menaces de la filière H2 dans le cadre des objectifs 2020 de production d’énergie renouvelable en Wallonie
  284. 284. Phase 1 - Analyse L’hydrogène et ses applications Technologies H2 Cartographie des acteurs wallons Législation & Réglementations 7 Décrire précisément le cadre réglementaire et normatif applicable pour la réalisation d’un projet « H2 »: • Pour le « process flow » de l’hydrogène • Pour les véhicules Identifier les difficultés et obstacles éventuels à prendre en compte dans la réalisation d’un projet « H2 » Etudier les approches des pays limitrophes afin d’effectuer des recommandations en vue d’améliorer le cadre réglementaire existant.
  285. 285. Phase 2 - Mise en place Equilibre économique Scénarii de déploiement Promotion de la filière hydrogène wallonne 8
  286. 286. Phase 2 - Mise en place Equilibre économique Scénarii de déploiement Promotion de la filière hydrogène wallonne 9 Elaborer un modèle économique simple permettant de faire ressortir les bons ordres de grandeur pour la mise en place de projets « H2 » • Exemple pour la mobilité: Détails des informations concernant l’équilibre économique: • D’une station de remplissage hydrogène alimentée en H2 de différentes façons • Le coût total de possession d’un véhicule hydrogène (voiture, bus, autre) Proposer un aperçu des modes possibles de montage de projet, impliquant les collectivités territoriales et/ou les entreprises privées: • Exemple pour la mobilité: Modes de financement et d’exploitation possibles pour: • Les stations • Les flottes captives de véhicules (dont bus)
  287. 287. Phase 2 - Mise en place Equilibre économique Scénarii de déploiement Promotion de la filière hydrogène wallonne 10 Proposer des « débouchés hydrogène » qui font du sens pour la Région wallonne: • Exemple pour la mobilité: • Sélection de régions clés pour l’H2 en Wallonie • Scénario de déploiement de stations en fonction des spécificités techniques et économiques de ces régions. Proposer une stratégie pour lancer le déploiement de la filière hydrogène: • Exemple pour la mobilité: Quels sont les étapes à mettre en œuvre pour faciliter le déploiement de la filière du transport à l’hydrogène?
  288. 288. Phase 2 - Mise en place Equilibre économique Scénarii de déploiement Promotion de la filière hydrogène wallonne 11 Informer sur la filière hydrogène via la diffusion du livre blanc et des recommandations issues du projet WallonHY: • Les décideurs politiques • Le grand public & les professionnels de la filière • Les médias Développer un site internet dédié à l’hydrogène et mettre en place une animation des réseaux sociaux Promouvoir les compétences wallonnes lors d’évènements nationaux et internationaux • Organiser un événement de clôture du projet • Maintenir l’animation des groupes de travail thématiques réunissant les acteurs de la filière identifiés Mettre en exergue les travaux réalisés sur le site démonstrateur de l’UCL: Visite des laboratoires et du pilote d’électrolyse
  289. 289. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 12 Vos contacts: TWEED Asbl Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium www.clustertweed.be Cédric Brüll Directeur cbrull@clustertweed.be +32(0)4.242.47.61 Olivier Ulrici Ingénieur projets oulrici@clustertweed.be +32(0)4.242.47.60 Vous êtes actif dans la filière hydrogène? Vous souhaiteriez le devenir? Faites le nous savoir!
  290. 290. COPYRIGHT: HINICIO & LBST Proposition de modèle économique pour l’approvisionnement d’un territoire en hydrogène décarboné 5 T h O c t o b r e 2 0 1 6
  291. 291. • Company presentation • Introduction to Hydrogen • A business case for Power to Hydrogen storage at regional (DSO connected) level to decarbonize transport • Q&A Agenda
  292. 292. ENERGY EFFICIENCY HINICIO in a nutshell STRATEGY CONSULTANTS IN SUSTAINABLE ENERGY AND TRANSPORT  Multidisciplinary approach and team:  Technology  Market/economics  Policy and regulation  3 offices:  Brussels (HQ)  Paris  Bogota  Clients in more than 15 countries in Europe, Latin America and Asia RENEWABLE ENERGY HYDROGEN AND FUEL CELLS ENERGY STORAGE ELECTRO-MOBILITY 3
  293. 293. 4 They trust us: Clients PRIVATE SECTOR • International companies • Startups • Investors • Industrial associations PUBLIC SECTOR • International organisations • European institutions • Governments • Public bodies
  294. 294. 5 A short overview of references Coordination for the elaboration of the French hydrogen and fuel cells roadmap Definition of a strategic plan for the development the hydrogen and fuel cell sector for the Region of Rhône-Alpes Definition of a regional roadmap for the development of hydrogen as an energy carrier with potential to address climate change. Definition of a hydrogen roadmap in the Midi- Pyrénées Region and strategic support in view of the structuring of a dedicated technology platform Hydrogen mobilty pilot project in the region of La Manche
  295. 295. 6 A short overview of references Grid impact analysis and assessment for increased penetration of renewable energy into the Jamaican Electricity Grid. Developing a European wide Guarantee of Origin scheme for green hydrogen Techno-economic and business case analysis for the use of hydrogen as a medium of storage for the distribution grid Early business cases for H2 in Energy Storage and more broadly Power to H2 applications
  296. 296. 11 Revenue Streams within Power to Gas Projects Primary revenues Industrial Mobility Additional revenues Gas Grid Injection Balancing Grid Services
  297. 297. 12 Mobility Demand on a regional level
  298. 298. 13 Novel techno-economic modelling of a semi- centralised hydrogen system X00km With transportW/o transport X0km >X0 MW X MW Nation-wide HRS network Region-wide HRS network centralized X0 kW Semi-centralized On-site Source:Hinicio2015 Image: Hinicio
  299. 299. 14 System dimensioning: starting from the demand Production 1 MW Source:Hinicio2015
  300. 300. 15 Main components of a semi-centralised Power-to-Gas system Consolidated Business Case Production 1 MW Conditioning Storage and transport Distribution CAPEX H2 cost €/kg OPEX Revenues H2 production & conditioning kgH2 €/kgH2 M€ M€ M€ k€/yr k€/yr k€/yr €/kgH2 €/kgH2 €/kgH2 - - k€/yr X X X X Image: Hinicio
  301. 301. System operation • Production • Conditioning • Storage • Logistics • HRS Economics and finance • CAPEX • OPEX • Revenues • Cash flow • IRR, NPV • P&L System sizing optimum • Production • Conditioning • Storage • Logistics • HRS H2BCase by 16 H2BCase by HINICIO: Dimensioning, optimizing and simulating your hydrogen supply chain Techno-economic database of hydrogen technologies • Production • Conditioning • Storage • Logistics • HRS • Vehicles Energy markets • Electricity spot price • Balancing market • Capacity market • Natural gas market • Carbon tax Local data • H2 Demand • Gas grid • Electricity grid • Road access • Distances All configurations • centralised • Semi-centralised • On-site Images: Hinicio H2BCase model
  302. 302. 17 14 scenarios assessed: France Vs Germany, 2015 Vs 2030 Table: Hinicio 1 (Ref) Country France Year of electrolyser commissioning 2015 2020 2030 2030 2030 100/325 (50+50 / 140+185) France Germ. Germ. 26% of wind el. Cost 100% of wind el. cost 17% of wind el. Cost 100% of wind el. cost 2014 2014 2030 France Franc e Ger m. Franc e Grid charge France 2015 Electr.-int. 0.5 H2 injection (€/MWh) Electrolyser capex (M €/ MW) Electrolyser efficiency/stack lifetime 66%/4y 75%/10y 75%/ 10y 75%/1 0y Public subsidy on investment costs 25% 0,55 200/6 50 13 14 55,8 12Scenario Nbr 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Germany Initial/Final H2 Mobility demand (kg/d) 100/163 (50+50/( 70+93) Electricity price duration curve or cost Germ. 2020 No H2 mobilit y sales 100/16 3 Germany 2015 rates CSPE (€/MWh) 90 (FIT) 55,8 No inject. No inject 19.5 55,8 1,9 0,55 0,55
  303. 303. 18 Scenario 1 - Reference - Assumptions • H2Mobility market consumes 1/3 of electrolyser capacity in year 1 (1MW electrolyser – 100 kg/day – 100 FCEV/REX or 4 busses) and increases to full electrolyser capacity in year 10. • Electrolyser plant considered to be benefiting from “electro intensif” regime (low grid / tax fees). • Available capacity permitting, H2 is produced for injection into the Gas Grid when marginal costs of H2 production are lower than Feed-In- Tariff (assuming €90/ MWh) to achieve increase revenue streams during market take-off phase of FCEV. • No charges applied to the electricity consumed for producing the hydrogen injected into the gas gridTable: Hinicio
  304. 304. Representation of results per Scenario (1) Revenues: 1. H2Mobility: €8 / kg @ 200 bar @ HRS 2. H2 injected @FIT: €90/MWh 3. Primary reserve: €18/MW/h Figure: Hinicio, H2BCase Model 19 Source:Hinicio2016
  305. 305. Representation of Results per Scenario (2) Variable Costs: 1. H2Mobility: variable Electricity costs & water costs 2. H2Mobility: variable cost of trailer transport (€1/km and €45/hr) 3. Injection: variable electricity costs & water costs Figure: Hinicio, H2BCase Model 20 Source:Hinicio2016
  306. 306. Representation of results per Scenario (3) Fixed Costs: 1. H2 Mobility: electrolyser O&M (3% +3% of CAPEX) & Fixed part of Grid fee & Trailer & Storage @ HRS O&M 2. Injection: Electrolyser O&M (3% +3% of CAPEX) & Fixed part of Grid fee 3. Depreciation of Electrolyser + Stack Replacement + Compressor & Injection Skid 4. Depreciations of Trailer & Storage @ HRS Figure: Hinicio, H2BCase Model 21 Source:Hinicio2016
  307. 307. 22 Scenario 1 - Reference - Results 0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 k€/y Year 1 MW semi-central Power-to-H2 system - Revenues and Costs (CAPEX depreciated) Log. annualized capex Prod annualized capex Injection fixed costs Market fixed costs Injection var.cost Market var. log. costs Market var. prod.cost H2 GoO's Grid services Injection sales Market sales IRR = 0% (10y) Payback = 10 years  Injection into the Gas Grid and System Services complements revenue streams during “valley of death” of FCEV market.  Its contribution to margin decreases as hydrogen mobility market takes off. Figure: Hinicio, H2BCase Model Source:Hinicio2016
  308. 308. France 2015 – Higher H2 Mobility demand from year 1 Table:Hinicio 23 IRR = 3% Payback = 9 years • H2Mobility market consumes 1/2 and 2/3 (instead of 1/3 base scenario) of electrolyser capacity in year 1 (1MW electrolyser – 165 and 216 kg/day – 165/216 FCEV/REX or 6/8 busses) and increases to full electrolyser capacity in year 10. IRR = 6% Payback = 8 years Demand year 1: 165 kg/d Demand year 1: 216 kg/d
  309. 309. France 2015 - With public subsidies (14) + Public subsidy of 26% of CAPEX Table:Hinicio 24 0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 k€/y Year 1 MW semi-central Power-to-H2 system - Revenues and Costs (CAPEX depreciated) Log. annualized capex Prod annualized capex Injection fixed costs Market fixed costs Injection var.cost Market var. log. costs Market var. prod.cost H2 GoO's Grid services Injection sales Market sales IRR = 7% Payback = 7 years
  310. 310. France 2030 - Assumptions • Electrolyser technology costs of 2030 • Securing 2/3 of maximum electrolyser capacity from the start • Upfront purchase of the production of renewable generation capacity at projected full cost (Eur 60 / MWh, cfr ADEME projections) • Caloric Value of H2 ~ Natural Gas (37.8 €/MWh cfr: IEA, nouveau mix 2030) + Carbon tax of 90€/t CO2 Table: Hinicio 25 13 2030 200/325 wind el. cost France 55.8 0.55 75%/ 10y

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