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Technologies de stockage pour les énergies renouvelables offshore
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Les parcs éoliens offshore sont l’énergie renouvelable privilégiée dans de nombreux pays pour atteindre leurs objectifs de réduction des émissions de carbone, soit pour répondre à leur demande énergétique nationale en électricité tout en limitant les émissions de gaz à effet de serre, soit pour décarboner leurs installations pétrolières et gazières. Cependant, comme toutes les énergies renouvelables, l’éolien offshore, malgré des vents plus favorables en mer qu’à terre, reste intermittent et non pilotable. Cela signifie que leur production varie en intensité au fil du temps sans aucun contrôle et pose donc plusieurs défis aux réseaux électriques et à leur gestion. On peut identifier trois types d’intermittences :
- Type I. Intermittences de quelques semaines à plusieurs mois, qui peuvent être illustrées par les variations saisonnières.
- Type II. Intermittences de quelques heures à plusieurs jours, qui peuvent être représentées par la période jour/nuit.
- Type III. Intermittences de quelques secondes à plusieurs heures : qui peuvent représenter une fluctuation du vent ou un nuage devant le soleil.
Ces variations sont différentes en termes d’échelle de temps et d’intensité et peuvent être surmontées/atténuées par différentes solutions techniques telles que les VSD et les batteries pour le type I, les batteries, les HPES pour le type II, l’hydrogène pour le type III, pour ne citer que quelques exemples.
Nous examinerons ici deux solutions techniques basées sur la technologie de pompage sous-marin, appelées : - ROPES : réutilisation des pipelines offshore pour le stockage d’énergie
- Power Bundle : système de pipelines sous-marins dédiés au stockage d’énergie
Principe du stockage d’énergie hydroélectrique sous-marin :
Le principe consiste à pomper de l’eau de mer dans un réservoir sous-marin sous pression à l’aide d’une pompe alimentée par l’excédent d’énergie produit par un ensemble d’éoliennes offshore, puis à libérer cette eau à travers une turbine qui produit de l’électricité lorsque le vent ne souffle pas ou est insuffisant. On peut donc identifier deux sous-ensembles :
- Système ECU : unité de conversion d’énergie composée de la pompe et de la turbine
- Système de confinement sous pression PCS : qui est sous pression et reçoit l’eau de mer.
« Le PCS peut être réalisé de plusieurs façons et à l’aide de pipelines, ce qui permet de tirer parti de la chaîne d’approvisionnement existante de l’industrie pétrolière et gazière et d’atteindre ainsi des niveaux de coûts intéressants ».
L’ECU peut être installé en surface ou sous-marin, tandis que le PCS sera sous-marin pour les raisons suivantes : - Aucune contrainte d’espace.
- Minimisation des pertes d’énergie grâce à l’installation sous-marine, où la température de l’eau de mer est stable, ce qui limite les pertes de chaleur et maximise l’efficacité du système.
- Exploitation de la profondeur de l’eau pour améliorer la différence de pression et donc la capacité de stockage d’énergie du système.
Ce PCS peut être réalisé de plusieurs façons et à l’aide de pipelines, ce qui permet de tirer parti de la chaîne d’approvisionnement existante de l’industrie pétrolière et gazière et d’atteindre ainsi des niveaux de coûts intéressants.
Si des pipelines existent déjà à proximité du parc éolien offshore, nous pouvons les réutiliser, c’est le produit ROPES. Dans ce cas, les dépenses d’investissement seront limitées, car nous réutilisons les pipelines existants. Cela améliorera la valeur actuelle nette, car cela retardera leur mise hors service. D’autre part, la quantité d’énergie sera déterminée par le volume/la pression disponibles dans le pipeline, qui ne peuvent pas atteindre le niveau de stockage requis pour optimiser la production d’électricité du parc éolien.
S’il n’y a pas de pipeline à proximité, un système de stockage d’énergie optimisé peut être installé le long du parc éolien : Power Bundle. Ce système combine un système de pipelines O&G bien connu appelé « Bundle », qui consiste en un empilement préfabriqué à terre de pipelines se terminant par des structures comprenant des vannes, des commandes et des capteurs, remorqué sous l’eau jusqu’au site et déposé sur le fond marin. Cette méthodologie ne nécessite aucun navire de levage lourd et peut être mise en œuvre lors de longues périodes de beau temps. C’est pourquoi elle est largement utilisée en mer du Nord.
Ces deux systèmes sont développés et commercialisés par les sociétés Flasc et Subsea 7 et constituent des solutions de stockage d’énergie à l’échelle industrielle.
Ils ont récemment reçu une subvention du BEIS britannique pour la conception détaillée d’un démonstrateur et plusieurs engagements sont en cours avec des développeurs de parcs éoliens.
Les avantages de ce stockage d’énergie à l’échelle industrielle sont les suivants :
- Parcs éoliens offshore existants : augmentation de l’utilisation des actifs sans occuper d’espace à terre.
- Projets de nouvelle génération + stockage : solution à l’échelle industrielle adaptée aux appels d’offres conjoints nécessitant la colocalisation d’éoliennes offshore et de systèmes de stockage d’énergie.
- Décarbonisation des installations pétrolières et gazières offshore : favorise une décarbonisation plus importante en fournissant de l’énergie propre en toute sécurité.
- Production d’hydrogène vert : absorbe l’intermittence et améliore l’utilisation des électrolyseurs.
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INOCEL : transformer le potentiel de l’hydrogène en action
Alors que les industries s’éloignent du diesel, la course s’intensifie pour trouver une source d’énergie capable d’offrir à la fois puissance et fiabilité pour les opérations modernes exigeantes. Le pionnier français INOCEL relève ce défi en se positionnant comme un fournisseur complet de solutions hydrogène, prêt à révolutionner la production d’électricité stationnaire, le transport maritime et les applications de transport lourd.
« Notre objectif est de faire de l’hydrogène une solution énergétique fiable et quotidienne pour les opérateurs, sans compromettre les performances ou l’efficacité », déclare Jules Billiet, PDG d’Hydrogen Fuel Cell Solutions chez INOCEL.
INOCEL combine une technologie de pointe, une expertise opérationnelle et un soutien en matière d’infrastructure dans un écosystème unifié. Cette approche intégrée guide les clients à chaque étape de la transition vers l’hydrogène, de la planification et l’optimisation financière à l’exécution du projet et aux services à long terme. En éliminant les obstacles courants à l’adoption, INOCEL aide les opérateurs à respecter les réglementations en matière d’émissions, à réduire les risques et à adapter les solutions pour répondre aux besoins énergétiques actuels et futurs.
Des solutions pratiques pour relever les défis du monde réel
INOCEL tire parti de son expertise sur l’ensemble de la chaîne de valeur pour fournir des solutions hydrogène clés en main spécifiques à chaque secteur, qui facilitent leur adoption dans les domaines de la production d’électricité stationnaire, du transport maritime et du transport lourd. Les clients bénéficient de systèmes modulaires et évolutifs complets, entièrement décarbonés, d’une puissance allant de 300 kVA à plusieurs mégawatts, conçus pour être opérationnels dès le premier jour. L’entreprise propose des solutions spécialisées adaptées aux besoins de l’industrie.
Portés par de fortes perspectives de croissance du marché, alimentées par la demande croissante en matière d’électrification et les incitations à la décarbonisation, les marchés de l’énergie stationnaire et mobile devraient connaître une expansion rapide. Les solutions INOCEL répondent à plusieurs besoins en matière de production d’électricité :
- La gamme GEN-Z, à partir de 300 kVA, est une solution conteneurisée tout-en-un idéale pour les applications mobiles ou distantes telles que les chantiers de construction, les événements et autres lieux similaires, où quelques centaines de kilowatts d’électricité sont nécessaires dans un format modulaire et conteneurisé.
- Grandes infrastructures : le même système est évolutif jusqu’à plusieurs dizaines de mégawatts grâce à l’intégration modulaire et plug-and-play de plusieurs unités de piles à combustible. Cette évolutivité permet un déploiement flexible de l’énergie pour les sites à forte consommation d’énergie qui ne disposent pas actuellement d’un accès fiable au réseau, tels que les ports, les centres de données et l’intégration de services de réseaux intelligents.
La même technologie de pile à combustible est dérivée pour couvrir les applications maritimes et de mobilité lourde : au-delà des besoins de propulsion sur ces deux segments de marché, elle fournira également de l’énergie aux charges hôtelières des plus grands navires conçus pour résister à des conditions difficiles tout en répondant aux normes de certification.
Au cœur de ces solutions se trouvent les piles à combustible Z300 d’INOCEL, qui allient durabilité, réactivité et longue durée de vie. Fortes de plus de 25 ans de recherche, de 10 brevets et de tests rigoureux réalisés en interne à Belfort et au siège social, elles constituent une alternative rentable au diesel dans les environnements exigeants. Un logiciel embarqué avancé prend en charge la surveillance en temps réel, la maintenance prédictive, le contrôle électrochimique intelligent et les mises à jour à distance, garantissant ainsi l’efficacité, la fiabilité et l’adaptabilité des systèmes.
Pour toutes ses offres, INOCEL garantit une densité de puissance élevée, une montée en puissance rapide et un rendement supérieur à 60 %, favorisant ainsi la continuité opérationnelle et la rentabilité globale.
Accompagnement tout au long de la chaîne de valeur
Les piles à combustible ne suffisent pas à elles seules. Les clients ont besoin de clarté sur la production, la logistique, le stockage et l’intégration au réseau de l’hydrogène. En établissant des partenariats tout au long de la chaîne de valeur, INOCEL aide ses clients à sécuriser leur production d’hydrogène par électrolyse, reformage du méthanol ou craquage de l’ammoniac, et propose des solutions de stockage sous forme gazeuse, liquide ou solide. Cette approche unique renforce la confiance, garantit que les clients ne sont pas laissés seuls face aux défis infrastructurels et rend la transition vers l’hydrogène pratique et réalisable.
Notre objectif est de faire de l’hydrogène une solution énergétique fiable et quotidienne pour les opérateurs, sans compromettre les performances ni l’efficacité.
Si la technologie d’INOCEL est avancée, ce qui distingue véritablement l’entreprise, c’est son engagement à écouter ses clients. Chaque nouveau système intègre les commentaires directs des opérateurs. Les opérateurs d’énergie stationnaire exigeaient des solutions évolutives jusqu’à plusieurs dizaines de mégawatts sans complexité inutile. Les clients du secteur maritime avaient besoin d’équipements capables de résister à l’eau salée et de répondre aux normes de certification. Les clients du transport lourd avaient besoin de systèmes robustes pouvant supporter les vibrations et une utilisation continue.
Le résultat : trois modèles distincts : le Z300-M pour la marine, le Z300-G pour la mobilité terrestre et le Z300-S pour les applications stationnaires. Chacun est conçu pour son environnement.
Le logiciel embarqué démontre la réactivité d’INOCEL, permettant une surveillance en temps réel, une maintenance prédictive et des mises à jour à distance. Ces fonctionnalités réduisent les temps d’arrêt, contrôlent les coûts et mettent à jour les systèmes sans modification matérielle.
« La fidélité vient du fait d’accompagner les clients dans leur parcours. Chaque décision que nous prenons vise à rendre leur adoption de la technologie de l’hydrogène pratique, fiable et avantageuse », ajoute M. Billiet.
La preuve dans la pratique
La preuve la plus solide de la fidélité des clients ne se trouve pas dans les spécifications techniques, mais dans les résultats concrets. Un projet récent au Royaume-Uni démontre comment l’approche d’INOCEL donne des résultats sur le terrain. Les chantiers de construction étaient soumis à des réglementations strictes en matière d’émissions de carbone et à des taxes imminentes sur les émissions de diesel. Les zones urbaines imposaient également des restrictions en matière de bruit, limitant les heures de travail. Les opérateurs avaient besoin d’une solution qui garantisse la conformité sans perturber le calendrier des projets.
INOCEL a fourni des générateurs à hydrogène qui ont permis de relever ces trois défis. En éliminant les émissions de carbone, les clients ont évité les pénalités et respecté les normes réglementaires. Les niveaux de bruit ont été réduits de plus de moitié par rapport aux moteurs diesel, ce qui a assoupli les restrictions et amélioré les relations avec les communautés locales. Plus important encore, les générateurs ont fourni une alimentation électrique ininterrompue aux équipements critiques, permettant ainsi aux projets de se dérouler comme prévu.
Les clients ont ainsi bénéficié d’économies financières, d’un fonctionnement plus fluide et d’une meilleure réputation auprès des régulateurs et des communautés. Ces résultats ont renforcé la conviction que le passage à l’hydrogène apporte une valeur ajoutée immédiate et mesurable.
Renforcer la confiance dans l’hydrogène, un client à la fois
Les infrastructures hydrogène sont encore en pleine évolution, et des incertitudes subsistent quant aux normes mondiales et à la logistique d’approvisionnement. Plutôt que d’attendre que la situation se clarifie, INOCEL aide ses clients à se préparer dès aujourd’hui. Ses systèmes modulaires s’étendent de 300 kVA à des solutions de plusieurs mégawatts, offrant une flexibilité à mesure que les besoins augmentent. Des partenariats avec des entreprises énergétiques mondiales garantissent la sécurité des chaînes d’approvisionnement et soutiennent le déploiement sur tous les marchés.
L’avenir de l’adoption de l’hydrogène ne se décidera pas uniquement dans les laboratoires. Il dépendra de l’efficacité avec laquelle les entreprises aideront leurs clients à surmonter les obstacles, à saisir les opportunités et à croire en la fiabilité des nouveaux systèmes. L’histoire d’INOCEL le montre clairement. En plaçant ses clients au centre de son innovation, l’entreprise renforce la confiance à long terme dans une voie plus propre vers l’avenir.
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