Production d'hydrogène à l'aide des technologies de traitement de l’eau pure

L’hydrogène vert a un rôle clé à jouer dans notre transition vers une économie durable et neutre en carbone. Mais le processus de fabrication de ce gaz nécessite de grandes quantités d’eau très pure. Dans cet article, Jean-Claude CELANI, Responsable des Services Eaux de Process de Veolia Water STI, se penche sur les systèmes combinés de traitement de l’eau proposés pour garantir une production d’hydrogène fiable et constante.

L’hydrogène vert est produit grâce à un procédé chimique appelé électrolyse, qui consiste à utiliser un courant électrique pour séparer les différentes molécules d’hydrogène et d’oxygène qui composent l’eau. Cette réaction se produit dans un appareil, l’électrolyseur. Lorsque l’électricité qui fait fonctionner l’électrolyseur est renouvelable, le procédé ne produit aucune émission carbonée.  

Si l’eau utilisée pour fabriquer l’hydrogène est insuffisamment traitée, les ions contenus (fer, nickel et chrome) peuvent endommager l’électrolyseur, ce qui rend le processus moins efficace et nécessitera à terme le remplacement de l’appareillage. 

Les fabricants d’hydrogène ont donc tout intérêt à se doter d’installations de traitement de l’eau fiables et capables de garantir une qualité d’eau d’au moins 1 MΩ.cm, qui correspond au degré de pureté requis pour la production d’hydrogène.

Un autre aspect à prendre en compte est la diversité des régions dans lesquelles les sites de production d’hydrogène peuvent être implantés. Les systèmes d’électrolyse combinés doivent impérativement remplir un critère essentiel : pouvoir s’adapter à l’immense variété des environnements et des différentes sources d’eau (eau de mer, eau de source, puits, eaux usées ou eau du réseau) tout en restant efficaces. Le type d’eau d’alimentation déterminera les technologies de traitement nécessaires pour obtenir la qualité requise.  

Le prétraitement peut consister en la filtration des particules, l’adoucissement de l’eau, l’élimination des composants organiques, le filtrage par charbon actif en grains, des traitements antitartre ou des procédés de dégazage. L’eau doit ensuite subir une osmose inverse avant d’être « affinée » dans des résines échangeuses d’ions (cylindres) ou par électro-déionisation en continu (CEDI).

Veolia Water STI a utilisé son expertise pour mettre au point une série d’équipements parfaitement modulables qui réunissent différentes technologies au sein d’une même unité pour garantir une alimentation constante en eau adaptée à la production d’hydrogène. Penchons-nous sur ces solutions, qui varient selon l’usage. 

Volumes limités : entre 100 kW et 1 mW

Notre gamme ELGA est idéale pour les électrolyseurs dont la puissance est comprise entre 100 kilowatts (kW) et 1 mégawatt (mW). L’unité de purification ELGA PURENERGY est spécialement conçue pour fournir de l’eau aux systèmes de production d’hydrogène par électrolyse d’une puissance inférieure à 1 mW et pour améliorer les performances commerciales des systèmes de production d’hydrogène. Elle accroît l’efficacité des électrolyseurs en réduisant les charges de refroidissement et la complexité du système, et minimise le délai de mise sur le marché ainsi que le coût du kilo d’hydrogène pour les appareillages d’une puissance inférieure à 1 mW. Combinée avec le réseau de service international de Veolia, cette gamme propose une offre garante de la fiabilité et de la disponibilité des appareils d’électrolyse, condition sine qua non de la réussite commerciale de l’hydrogène vert.

Grands volumes : entre 1 mW et 500 mW

Pour les installations de production d'hydrogène entre 1 et 500 MW, nous proposons des solutions standards.

La gamme Sirion™ propose des systèmes d’osmose inverse (OI) produisant de l'eau pure avec des débits allant de 100 l/h à 120 m3/h. Le procédé d’OI utilise des membranes pour rejeter plus de 95% de la minéralisation entrante. Le Sirion™ Advanced est spécialement conçu pour répondre aux besoins des industries demandeuses d'une eau de grande pureté et d'un système de production d'eau de process économe en énergie.

Le Ionpro™ LX est un système de purification d'eau intégré, compact et simple d'utilisation. Il allie les performances de l'osmose inverse (OI) et celles de l’électrodéionisation. La gamme d’Ionpro™ LX est capable de produire des débits entre 500 et 1 000 l/h.

Conçue pour une mise en œuvre simplifiée, la gamme de déminéralisation Aquadem évolue en fonction des besoins avec des débits de 80 L/H à  50 000 L/H, le tout en assurant une qualité d’eau déminéralisée constante. Des panneaux de filtration assurent la régulation (pression et débit) et la filtration (préfiltration et post filtration)
Pour des projets d'envergure, l'unité standard à skid unique TERION™ combine l'osmose inverse et l’électrodéionisation comme l’Ionpro™ LX mais en étant capable d’assurer des débits de production allant de 2 m3/h à 50 m3/h.

Enfin, pour les grandes installations de production d’hydrogène de plus de 500 MW, nous offrons des solutions sur mesure pour les applications onshore et offshore. Un service d'assistance mondial assure la maintenance de nos installations tout au long de la durée de vie de l'électrolyseur, optimisant l'exploitation pour réduire les coûts en eau et en énergie.

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