HYFLEXPOWER : un démonstrateur « power-to-X-to-power » avec une turbine à hydrogène

Avec le projet HYFLEXPOWER, le consortium composé de ENGIE Solutions, Siemens Gas and Power, Centrax, Arttic, le Centre aérospatial allemand (DLR) et quatre universités européennes met en œuvre un projet financé par la Commission européenne au sein du programme-cadre pour la recherche et l’innovation Horizon 2020 (Agrément 884229).

Le déploiement de ce projet, le tout premier démonstrateur industriel au monde power-to-X-to-power* équipé d’une turbine à hydrogène avancée, sera lancé sur le site de Smurfit Kappa PRF, une entreprise spécialisée dans la fabrication de papier recyclé, à Saillat-sur-Vienne, en France. Ce projet a pour but de démontrer que l’hydrogène peut être produit et stocké à partir d’électricité renouvelable, puis ajouté jusqu’à 100 % au gaz naturel actuellement utilisé dans les centrales de cogénération. Dans cette optique, une turbine à gaz industrielle Siemens SGT-400 existante sera modernisée pour convertir l’hydrogène stocké en électricité et en énergie thermique. 

Une première mondiale : un démonstrateur industriel power-to-X-to-power

Par le biais de son programme-cadre Horizon 2020, la Commission européenne soutient des projets de recherche et de démonstration hautement innovants visant à développer et  créer des produits et services novateurs et, ainsi,  stimuler la croissance en Europe. Pour cette raison, elle accorde des subventions dans le cadre d’une procédure d’appel d’offres dans laquelle HYFLEXPOWER a pu s’imposer face à un grand nombre de concurrents.

Grâce à ce projet singulier, HYFLEXPOWER apportera la preuve que l’hydrogène renouvelable peut servir de moyen flexible de stockage de l’énergie qui peut ensuite être utilisé pour alimenter une turbine industrielle de grande puissance. 

Le stockage d’énergie renouvelable fluctuante est l’un des principaux enjeux de la transition énergétique. Dans ce contexte, les parties prenantes du projet HYFLEXPOWER développent de nouvelles technologies qui peuvent être utilisées sur l’ensemble du cycle power-to-X-to-power. Le démonstrateur installé sera utilisé pour stocker l’électricité renouvelable excédentaire sous forme d’hydrogène vert. Pendant les périodes de forte demande, cet hydrogène vert stocké sera utilisé pour produire de l’énergie électrique qui sera, ensuite, injectée dans le réseau.

La production énergétique du site de Smurfit Kappa de Saillat-sur-Vienne (87) est confiée à ENGIE Solutions. Sur ce site, ENGIE Solutions exploite une installation de cogénération d’une puissance de 12 MWe qui produit de la vapeur pour les besoins de l’industriel. Le projet développera et démontrera un concept d’usine avancé qui contribuera à la modernisation et à l’amélioration de la centrale électrique existante de l’usine. Au cours de deux campagnes de démonstration, l’installation sera alimentée par un mélange de gaz naturel et d’hydrogène, l’objectif final étant d’atteindre une exploitation à 100 % à l’hydrogène. À cet égard, la finalité du projet HYFLEXPOWER est de tester une alimentation électrique entièrement à base d’hydrogène vert pour un mix énergétique décarboné, respectant ou même fonctionnant nettement en dessous des limites d’émissions fixées par l’UE.

Une technologie exclusivement européenne

Le consortium retenu pour l’appel à projets est composé exclusivement d’entreprises et organismes européens. Le rôle de chaque partie prenante est défini comme suit :

• ENGIE Solutions construira l’installation de la chaîne de production et de stockage de l’hydrogène, jusqu’au mélange gaz naturel/hydrogène avant l’injection dans la turbine
• Siemens Energy fournira l’électrolyseur dédié à la production d’hydrogène et développera la turbine à gaz à hydrogène
• Centrax modernisera le système de fonctionnement à l’hydrogène et installera la nouvelle turbine
• Le Centre aérospatial allemand (DLR), en collaboration avec l’University College de Londres, l’Université de Duisburg-Essen et l’Université de Lund, contribuera au développement de la technologie des turbines à hydrogène
• L’Université technique nationale d’Athènes réalisera des évaluations économiques, environnementales et sociales du concept
• Arttic interviendra dans la gestion opérationnelle et les activités de communication du projet

Le budget total du projet avoisine les 15,2 millions d’euros, dont 10,5 millions seront entièrement financés par l’Union européenne dans le cadre du programme Horizon 2020.

Officiellement mis en œuvre depuis le 1^er mai 2020, le projet durera quatre ans et comportera plusieurs phases :

• Mai 2020 : Finalisation du contrat et études techniques de base
• 2021: Aménagement d’une installation de production, de stockage et de distribution d’hydrogène par électrolyse de l’eau
• 2022 : Aménagement de la turbine à gaz pour les mélanges gaz naturel/hydrogène et première démonstration d’une installation pilote
• 2023: Prochaine phase de la démonstration pilote avec jusqu’à 100 % d’hydrogène et approbation du démonstrateur au cours de l’été

Cette technologie extrêmement prometteuse s’inscrit pleinement dans la stratégie de Siemens, ENGIE Solutions et Centrax, qui consiste à fournir à leurs clients des solutions zéro carbone.

*« Power to X » (ou « P2X ») désigne selon l’ADEME le fait de transformer l’électricité en un autre vecteur énergétique. Dans le cadre du projet HYFLEXPOWER, le vecteur « X » est de l’hydrogène.