"Je pense qu’un jour, l’hydrogène et l’oxygène seront les sources inépuisables fournissant chaleur et lumière ..."

Jules Verne - l'île mystérieuse 1874

Concept Janus

Enjeu et prérequis

Le concept consiste à développer et gérer un stock d'hydrogène pour une production électrique à partir d'un stock d'eau et des énergies renouvelables.
Janus était développé initialement pour la commune de La Croix Valmer.
Dans sa finalité Janus permettait :

  • d'assurer à la commune une production d'énergie électrique "verte",
  • d’apporter aux bâtiments une intelligence, les rendant capable de choisir l'énergie qui convient à un instant donné,
  • de rendre les bâtiments partiellement autonomes en énergie et secourus en cas de perte de réseau,
  • de réduire la facture énergétique de la commune.

Pour respecter la RT 2020 il faut miser sur les énergies renouvelables et compte tenu de leur intermittence il faut concevoir une solution de stockage.
A partir du constat de J. Rifkin (essayiste américain) et des possibilités de stockage , l’hydrogène apparait comme une solution optimale pour produire l’électricité issue des EnR.
Par ailleurs l’énergie excédentaire peut être partagée avec les voisins, autres bâtiments ou reversée sur le réseau général.
Le concept que nous proposons s’appuient sur le constat précédent accompagné d’un système de gestion automatisé doté de modules informatisés faisant appel aux techniques modernes actuellement en vigueur (IA,concept réseau local non câblé, technique des objets intelligent et réseau IOT).
L’ensemble constitué est intitulé ”Chaine Hydrogène”

La production d’hydrogène est issue d’une réaction d’oxydoréduction spontanée en appliquant un courant électrique selon le principe suivant :

2H2O ---> 2H2 + O2
réaction globale de la décomposition de l’eau

L’énergie nécessaire à cette opération est fournie par un champ photovoltaïque permettant de capter l’énergie solaire. L’hydrogène produit est alors stocké sous forme solide (hydrure de magnésium) pour une utilisation différée.
Après déstockage, l’hydrogène est présenté à une Pile à Combustible (PAC) qui met en œuvre une réaction électrochimique qui associé à l’oxygène de l’air (ou avec celui produit au niveau de l’opération d’électrolyse) produit :

  • de l’électricité,
  • de la chaleur,
  • recompose la molécule d’eau.

La ressource utilisée est reconstituée une fois l’énergie produite !
Aucun rejet de CO2 ni de produit toxique n’est émis.

l'enjeu

Le concept proposé conduit à gérer deux sources de variabilités incertaines pour obtenir un équilibre énergétique production/consommation voisin de 1.
1 • La charge (consommation électrique), elle est connue à partir d’un profil prévisionnel et ajustable à partir de périodes “d’apprentissage”’. Il s’agit ici d’un phénomène déterministe dont on peut prévoir le résultat.
2• Les EnR, elles sont prédictibles, mais elles peuvent varier très brusquement selon les conditions climatiques. Cependant il s’agit ici d’un phénomène stochastique qui ne s’appuiera que sur des données statistiques.

Prérequis

Le modèle s’appuie sur des données préalables imposées par les réglementations en vigueur :

  • Code de la construction et de l’habitation - Article R131-28 (Legifrance),
  • Exigences réglementaires pour la construction des bâtiments (ministère de l’environnement, de l’énergie et de la mer),
  • RT2012 et prise en compte de la RT2018 et de la RT2020,
  • Arrêté du 22 mars 2017 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments nouveaux (Legifrance).