Le stockage de l’hydrogène sous l’eau résout de nombreux défis liés au stockage en surface.
Alors que les pays accélèrent leur transition vers les énergies renouvelables, développer des solutions de stockage efficaces pour l’hydrogène revêt une nouvelle urgence. Avec une production d’hydrogène qui devrait croître substantiellement au cours de la prochaine décennie, le stockage demeure un défi central.
Le projet de stockage sous-marin d’hydrogène Deep Purple en Norvège. Vidéo utilisée avec l’aimable autorisation de TechnipFMC
Les techniques de stockage conventionnelles—telles que la compression, la liquéfaction et les transporteurs chimiques—sont souvent coûteuses et inefficaces à grande échelle. Dans ce contexte, les chercheurs explorent des approches innovantes, y compris l’utilisation de lacs et de réservoirs pour le stockage de l’hydrogène.
Cette solution de stockage peu conventionnelle suscite de l’intérêt en raison de son potentiel d’évolutivité et de la nécessité réduite d’infrastructures nouvelles étendues. Stocker l’hydrogène dans des lacs et des réservoirs—particulièrement dans des tuyaux en polyéthylène haute densité (PEHD) immergés sous l’eau—pourrait offrir une alternative pratique et efficace aux méthodes de stockage traditionnelles.
Comment l’hydrogène peut-il être stocké en toute sécurité et efficacement sous l’eau ? Image créée avec l’aimable autorisation de Canva
Pourquoi stocker l’hydrogène dans des lacs et des réservoirs ?
Le stockage d’hydrogène sous l’eau tire parti de la pression hydrostatique naturelle exercée par les masses d’eau. Les tuyaux en PEHD sont couramment utilisés dans les systèmes de gestion de l’eau en raison de leur résilience et de leur capacité à résister à une pression significative.
Dans le stockage de l’hydrogène, ces tuyaux pourraient être placés au fond des lacs et des réservoirs pour capitaliser sur les infrastructures existantes, réduisant ainsi les coûts et l’impact environnemental. Cette approche pourrait également atténuer le besoin de vastes installations de stockage en surface, qui nécessitent des terres considérables et présentent des risques potentiels en matière de sécurité dans les zones densément peuplées ou écologiquement sensibles.
Les lacs et réservoirs proches des zones industrielles ou des villes sont particulièrement avantageux pour ce type de stockage, car ils peuvent faciliter un accès direct aux canaux de production et de distribution d’hydrogène. Maintenir l’hydrogène sous pression aide à optimiser l’efficacité du stockage, et la colonne d’eau contribue à stabiliser le gaz.
Avantages du stockage d’hydrogène sous-marin
Utiliser des lacs et des réservoirs pour le stockage d’hydrogène présente plusieurs avantages.
Tout d’abord, cela fournit une régulation naturelle de la pression grâce au poids de la colonne d’eau, minimisant potentiellement le besoin d’apport énergétique supplémentaire. Les méthodes traditionnelles de stockage d’hydrogène nécessitent souvent de l’énergie supplémentaire pour maintenir le gaz à des pressions optimales. Le stockage sous l’eau utilise la pression hydrostatique inhérente, réduisant ainsi la demande énergétique globale pour les opérations de stockage.
Deuxièmement, cette méthode offre une scalabilité significative. Le stockage à grande échelle a un potentiel considérable, les lacs et réservoirs couvrant environ cinq millions de kilomètres carrés à l’échelle mondiale. Les régions disposant de ressources en eau abondantes mais d’un espace limité pour les installations en surface peuvent particulièrement bénéficier de cette approche.
Sites potentiels pour le stockage sous-marin d’hydrogène. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Hunt et al.
L’énergie solaire, par exemple, nécessite des batteries pour stocker l’excès d’énergie durant la journée afin de l’utiliser la nuit. Ces batteries servent de secours, similaires à un générateur, ce qui peut être coûteux et limité en capacité. Le stockage d’hydrogène sous l’eau, cependant, fournit une solution polyvalente, permettant de stocker l’énergie de manière plus durable et à plus grande échelle sans se baser uniquement sur la technologie des batteries.
De nombreux lacs et réservoirs sont déjà équipés de tuyaux en PEHD—qui peuvent être modifiés pour le stockage d’hydrogène—minimisant ainsi le besoin d’investissements supplémentaires en infrastructure.
Risques potentiels et impact environnemental du stockage d’hydrogène sous-marin
Malgré ces avantages, le stockage de l’hydrogène sous l’eau présente des risques environnementaux potentiels. Bien que l’hydrogène soit insoluble dans l’eau et non toxique, son interaction avec l’environnement pourrait perturber l’équilibre du pH et les niveaux d’oxygène, affectant la flore et la faune locales.
De plus, de gros tuyaux en PEHD sur les fonds de lac pourraient perturber les habitats naturels. Les plantes aquatiques, les poissons et d’autres espèces pourraient connaître des modifications de leur environnement, ce qui pourrait réduire la biodiversité.
Des évaluations environnementales approfondies sont essentielles pour atténuer ces risques. Ces évaluations devraient se concentrer sur les taux de fuite d’hydrogène, les impacts sur la qualité de l’eau et les stratégies pour minimiser les perturbations des écosystèmes.
Stockage d’hydrogène sous-marin : considérations technologiques et économiques
Les avancées technologiques sont cruciales pour la faisabilité du stockage d’hydrogène sous-marin. Bien que les tuyaux en PEHD soient rentables et résistants, ils présentent des limites en matière de perméabilité à l’hydrogène sur de longues périodes.
Les chercheurs examinent des matériaux et des revêtements améliorés pour réduire encore la diffusion de l’hydrogène, améliorant ainsi la viabilité à long terme de ces tuyaux. Les avancées en science des matériaux pourraient rendre cette solution de stockage économiquement plus viable à plus grande échelle.
D’un point de vue économique, le stockage d’hydrogène sous-marin pourrait se révéler plus abordable que les installations traditionnelles en surface.
Tuyaux en PEHD. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Wikimedia Commons
Les réservoirs d’hydrogène conventionnels, souvent construits en acier haute résistance, nécessitent d’importants investissements pour résister aux pressions de l’hydrogène liquéfié ou comprimé. En revanche, les tuyaux en PEHD submergés sont relativement peu coûteux et suffisamment durables pour gérer l’hydrogène gazeux sous les pressions naturelles d’un lac ou d’un réservoir.
Perspectives et recherches en cours sur le stockage sous-marin d’hydrogène
Le stockage d’hydrogène sous-marin est encore à ses stades expérimentaux, les chercheurs travaillant à résoudre ses défis techniques et environnementaux. Les études actuelles se concentrent sur l’impact à long terme de l’hydrogène sur la chimie de l’eau et les écosystèmes aquatiques.
Comprendre ces facteurs est crucial pour établir des cadres réglementaires et des directives de sécurité pour le stockage d’hydrogène dans les lacs et les réservoirs.
Des recherches supplémentaires sur les matériaux compatibles avec l’hydrogène sont également essentielles. Les innovations dans les revêtements des tuyaux et les matériaux composites pourraient améliorer la durabilité et la sécurité des systèmes de stockage d’hydrogène, les rendant plus compétitifs par rapport aux méthodes de stockage conventionnelles. Ces avancées seront nécessaires pour généraliser cette solution et l’intégrer dans une économie de l’hydrogène plus large.
Stocker de l’hydrogène sous l’eau : une solution émergente avec du potentiel
Stocker de l’hydrogène dans des lacs et des réservoirs est une solution prometteuse mais complexe pour l’un des défis les plus pressants de l’économie de l’hydrogène.
En utilisant les infrastructures hydrauliques existantes et la pression hydrostatique naturelle, cette approche pourrait offrir une alternative efficace et rentable aux méthodes de stockage traditionnelles. Cependant, assurer la durabilité et la praticité nécessite de prendre en compte les considérations environnementales et les contraintes technologiques.
Si ces défis peuvent être surmontés, le stockage d’hydrogène sous-marin pourrait être crucial dans les efforts mondiaux de décarbonisation. Alors que la recherche progresse et que la technologie mûrit, les lacs et les réservoirs pourraient devenir des éléments centraux du stockage d’hydrogène, transformant notre approche des infrastructures d’énergie renouvelable.