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Chaudière à hydrogène : tout savoir sur son fonctionnement

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Chauffer nos logements à l’aide de solutions fiables et économiques, tout en visant la neutralité carbone, est l’un des principaux enjeux du moment. L’hydrogène figure parmi les moyens les plus prometteurs de répondre aux défis de la transition énergétique.

Le chauffage à l’hydrogène utilise l’hydrogène comme source d’énergie pour produire de la chaleur. Contrairement aux systèmes de chauffage traditionnels qui fonctionnent avec des combustibles fossiles tels que le gaz naturel, le fioul ou le charbon, le chauffage à l’hydrogène utilise un combustible propre et renouvelable.

C'est quoi le chauffage à l'hydrogène ?

Dans un système de chauffage à l’hydrogène, l’hydrogène est brûlé dans une chaudière spécialement conçue pour ce type de gaz. Lors de la combustion, l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’air, produisant de la chaleur et de la vapeur d’eau, sans émissions de dioxyde de carbone (CO2). Cette chaleur est ensuite utilisée pour chauffer l’eau qui circule dans les radiateurs ou au sein du système de chauffage au sol.

L’hydrogène, également connu sous le nom de dihydrogène (H2), est un gaz invisible et inodore. C’est l’élément chimique le plus léger et également le plus abondant dans l’univers. Sur Terre, il se trouve rarement à l’état pur, mais fait partie de la composition de l’eau (H2O) et des hydrocarbures. L’hydrogène n’est pas une source d’énergie en soi, mais plutôt un “vecteur énergétique“. Il nécessite d’être produit et stocké avant de pouvoir être utilisé (1).

Il existe deux types de chaudières à hydrogène :

  1. la chaudière à gaz à condensation compatible hydrogène
  2. la chaudière à pile de combustion

Deux technologies de chauffage distinctes, bien qu’elles puissent toutes deux utiliser l’hydrogène comme source d’énergie (2).

La chaudière à gaz à condensation compatible hydrogène

Les chaudières à gaz à condensation compatibles avec l’hydrogène sont des chaudières spécialement conçues pour fonctionner à la fois avec du gaz naturel et de l’hydrogène. Ces chaudières peuvent être une option intéressante pour les propriétaires ou les gestionnaires de bâtiments qui souhaitent préparer leur système de chauffage pour une transition vers l’hydrogène, sans pour autant renoncer à l’efficacité d’une chaudière à condensation.

La chaudière à condensation compatible hydrogène fonctionne de manière similaire à une chaudière à gaz traditionnelle, mais elle utilise de l’hydrogène comme source de combustible plutôt que du gaz naturel. 

Le fonctionnement d'une chaudière à hydrogène

  • La chaudière reçoit de l’hydrogène provenant d’une source externe, qui peut être stockée sous forme gazeuse ou liquide. L’hydrogène est acheminé vers la chambre de combustion de la chaudière où il est mélangé avec l’oxygène de l’air. Un dispositif d’allumage, généralement une bougie d’allumage électrique, enflamme le mélange hydrogène-oxygène. La réaction chimique de combustion libère de l’énergie sous forme de chaleur et produit de la vapeur d’eau comme sous-produit.
  • La chaleur produite par la combustion est transférée à un échangeur de chaleur, qui est en contact avec l’eau qui circule dans le système de chauffage. L’échangeur de chaleur transfère la chaleur à l’eau, la faisant monter en température. L’eau chaude est ensuite pompée à travers les radiateurs ou les planchers chauffants afin de réchauffer les différents espaces d’un logement.
  • Une fois que l’eau a diffusé sa chaleur par l’intermédiaire des éléments de chauffage, elle retourne à la chaudière où elle est réchauffée de nouveau. Contrairement aux chaudières à gaz traditionnelles, aucune émission de CO2 n’est produite lors de la combustion de l’hydrogène.

Bon à savoir : une augmentation de la part "hydrogène"

Actuellement, l’hydrogène représente environ 10 % du réseau gazier. À partir de 2030, ce pourcentage devrait passer à 20 %. Les chaudières à gaz à condensation récentes sont tout à fait compatibles avec le mélange actuel de 10 % d’hydrogène. 

Cependant, en prévision de l’augmentation de production d’hydrogène attendue d’ici 2030, de nombreux fabricants ajustent d’ores et déjà leurs modèles pour accueillir une proportion d’hydrogène de 20 % à 30 %. Cette augmentation de la part d’hydrogène permettra alors de réduire les émissions de CO2, même avec un apport d’hydrogène qui restera relativement faible.

La chaudière à pile de combustible

La technologie de la pile à combustible permet de convertir l’énergie chimique de l’hydrogène en électricité sans combustion, offrant une solution de chauffage et d’alimentation électrique plus propre.

La pile à combustible peut être considérée comme une centrale électrique personnelle. Plutôt que de brûler du gaz naturel de manière traditionnelle, elle utilise de l’hydrogène. L’hydrogène présent dans le gaz naturel réagit avec les molécules d’oxygène au sein de la pile à combustible. Ce processus produit simultanément de l’électricité et de la chaleur. Une telle installation de cogénération est capable de satisfaire aisément les besoins fondamentaux en chaleur et en électricité d’une maison individuelle.

Bon à savoir : bien que la chaudière à pile à combustible soit actuellement peu courante en France, elle est déjà très largement adoptée au Japon. En 2030, Tokyo espère équiper 5,3 millions de foyers japonais.

Quels sont les avantages de la chaudière domestique à hydrogène ?

Le chauffage à l’hydrogène présente plusieurs avantages. Conçu pour être une alternative plus écologique aux chaudières traditionnelles, il ne génère pas de dioxyde de carbone (CO2) lors de la combustion. L’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie peut donc contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à aider à lutter contre le réchauffement climatique.

Néanmoins, pour que l’ensemble du processus soit véritablement écologique, la production d’hydrogène doit également être réalisée de manière durable. Il est donc essentiel que l’hydrogène utilisé soit produit à partir de sources d’énergie renouvelables, telles que l’électrolyse de l’eau alimentée par de l’énergie solaire ou éolienne.

Bon à savoir : il est prévu que la production d’hydrogène à partir d’énergies renouvelables de l’UE augmente à un million de tonnes d’ici 2024, puis à dix millions de tonnes d’ici 2030 (3).

Questions fréquemment posées

Installation d'une chaudière à l'hydrogène : qui contacter ?

En France, les chaudières à hydrogène ne sont pas encore largement disponibles sur le marché, car la technologie est encore en cours de développement et les infrastructures d’approvisionnement en hydrogène ne sont pas encore suffisamment développées. Cependant, plusieurs fabricants travaillent sur des chaudières à hydrogène ou des chaudières compatibles avec l’hydrogène, et ces produits pourraient devenir disponibles dans un avenir proche.

Pour l’instant, il est recommandé de se tourner vers des chaudières à gaz à condensation, qui sont plus écoénergétiques que les chaudières traditionnelles et sont parfois compatibles avec des mélanges d’hydrogène et de gaz naturel. Certaines chaudières à condensation peuvent être adaptées pour fonctionner avec des concentrations plus élevées d’hydrogène à l’avenir, lorsque la disponibilité de l’hydrogène augmentera.

Les multiples expérimentations de chaudières à hydrogène offrent dès maintenant et pour le futur proche des avancées cruciales pour le secteur du chauffage.

Comment est produit l'hydrogène vert ?

L’hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau à l’aide d’électricité provenant de sources d’énergie renouvelables, comme le solaire, l’éolien, ou l’hydroélectrique. L’électrolyse est un processus qui utilise un courant électrique pour décomposer ses molécules (H2O) et en extraire l’hydrogène (4). 

Cette méthode de production génère très peu d’émissions de gaz à effet de serre. L’hydrogène vert constitue environ 2% de la production mondiale d’hydrogène.

Comment produire de l'hydrogène à la maison ?

Il existe plusieurs méthodes pour produire de l’hydrogène (5). L’électrolyse de l’eau est l’une des méthodes les plus courantes pour produire de l’hydrogène à petite échelle. Elle nécessite de l’eau pure et un électrolyseur. En appliquant une tension électrique à travers les électrodes de l’électrolyseur, l’eau se décompose en oxygène et en hydrogène. L’hydrogène produit peut alors être recueilli et stocké.

La production et le stockage de l’hydrogène sous soumises à des restrictions ou des exigences spécifiques. Produire de l’hydrogène à la maison peut présenter des risques importants, l’hydrogène étant extrêmement inflammable et pouvant être dangereux s’il n’est pas manipulé avec précaution. C’est pourquoi, il est généralement recommandé de laisser la production d’hydrogène aux professionnels.

Sources

 

(1) https://www.ecologie.gouv.fr/

(2)https://www.vaillant.ch/

(3) https://france.representation.ec.europa.eu/

(4) https://www.quebec.ca/

(5) https://www.futura-sciences.com/

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