Lancement du projet HyPSTER - L’Ineris sécurise le premier démonstrateur de stockage massif de l’hydrogène

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Le projet HyPSTER, premier site pilote de stockage souterrain d’hydrogène vert en cavités salines en France, vient d’être lancé. L’hydrogène est identifié comme un vecteur stratégique pour la mise en œuvre de la transition énergétique. Bénéficiant d’un fort soutien de l’Europe, ce projet vise à déployer un démonstrateur couvrant la production, le stockage et l’utilisation de l’hydrogène, dans les conditions de sécurité optimales. Après la phase d’expérimentation prévue jusqu’en 2023, le projet pourrait connaitre un déploiement commercial. L’Ineris accompagne ce projet sur les questions de sécurité d’une telle technologie.

Projet pionnier

Le projet européen HyPSTER, coordonné par Storengy et regroupant 7 partenaires français, anglais et allemands, vise à concevoir et opérer un démonstrateur industriel de production, de stockage souterrain et d’utilisation d’hydrogène vert. Ce projet est situé sur le site de stockage souterrain de gaz naturel d’Etrez (Ain). Ce site est un candidat idéal pour un tel projet, avec d’une part la présence dans le sous-sol de cavités salines exploitées pouvant être reconverties à l’avenir pour le stockage de l’hydrogène et d’autre part la proximité de l’axe industriel rhodanien, avec de nombreux utilisateurs et usages potentiels.

Le principe est d’utiliser l’électricité issue des énergies renouvelables, pour produire de l’hydrogène par électrolyse, qui est ensuite comprimé et stocké dans un réservoir souterrain, en cavité saline en l’occurrence. L’hydrogène est soutiré selon la demande. Les utilisations potentielles de l’hydrogène sont variées, soit en usage direct par injection dans le réseau de gaz ou comme substance de base dans diverses industries, soit après reconversion en électricité pour l’alimentation de véhicules, par exemple.

Le stockage de gaz naturel en cavités salines est mis en œuvre depuis plus de 50 ans, tant en France qu’ailleurs dans le monde. Cette technologie est donc mature d’un point de vue technique, économique, et sur le plan de la sécurité. En revanche, le retour d’expérience sur le stockage de l’hydrogène en cavités salines est beaucoup plus faible, puisqu’on ne compte que 4 cavités dans le monde, au Royaume-Uni et aux Etats-Unis.

Même si ces cavités ont été opérées depuis plusieurs décennies sans incident notable, un stockage de l'hydrogène visant à moduler les variations de production d’énergies renouvelables, par nature intermittentes, va conduire à une sollicitation beaucoup plus importante des cavités salines, avec des cycles d’injection-soutirage plus fréquents, voire journaliers. Pour un tel usage des cavités, la démonstration de sécurité reste à faire.

Les principaux risques qui peuvent affecter un stockage d’hydrogène en cavités salines sont les mêmes que ceux qui caractérisent un stockage de gaz naturel, à savoir des risques de fuites, pouvant mener à une inflammation ou à une explosion. Néanmoins, les spécificités physicochimiques de l’hydrogène, substance légère, mobile, particulièrement inflammable et pouvant réagir avec le milieu environnant, nécessitent d’être prises en compte dans l’analyse et la maîtrise des risques. La stabilité mécanique à long-terme de la cavité, soumise à des sollicitations fortes et rapides, doit également d’être évaluée avec attention. Ce sont ces points que l’Ineris s’attachera à étudier à travers ce projet.

Le projet HyPSTER vient d’entrer dans sa première phase avec l’étude d'ingénierie souterraine et de surface. Cette étape sera suivie par la construction des installations nécessaires, en amont, à la production d’hydrogène (électrolyseur de 1 MW couplé à un compresseur) et, en aval, à son traitement et à son stockage avant son acheminement vers les utilisateurs (déshumidificateur, stockages tampon). En matière de production, l’hydrogène dit « vert » sera produit à partir d’électricité issue d’énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien, hydraulique). L’électrolyseur d’une puissance de 1 MW produira 400 kg d’hydrogène par jour, ce qui représente la consommation de 16 bus à hydrogène. Pendant la phase d’essais, seule une petite partie de la cavité expérimentale sera remplie d’hydrogène, soit 2 à 3 tonnes d’hydrogène. Dans une phase commerciale ultérieure, cette cavité pourrait atteindre la capacité finale de 44 tonnes, soit l’équivalent de la consommation de 1 760 bus hydrogène. L’intérêt énergétique rend ce projet stratégique. Il convient cependant d’assurer son déploiement en toute sécurité.

  • 2021
    Lancement des études d’ingénierie
  • 2022
    Construction de l’unité d’électrolyse et des installations de stockage
  • 2023
    Mise en œuvre et retour d’expérience de l’expérimentation
  • 2024
    Déploiement opérationnel et commercialisation de l’hydrogène aux utilisateurs locaux

Contributions de l’Ineris

La maîtrise des risques et impacts environnementaux liés à l'expérience pilote est un aspect central du projet HyPSTER. Elle est bien sûr une condition préalable à l'autorisation de l'expérimentation par l'autorité administrative française, mais elle aussi fondamentale pour démontrer que le stockage massif de l'hydrogène en cavités salines peut être envisagé comme une solution sûre et réplicable, condition importante pour le développement industriel à grande échelle de cette nouvelle filière en Europe : prendre en compte les risques très en amont d’une innovation participe au succès de celle-ci.

L’Ineris accompagne le développement de la filière hydrogène depuis une dizaine d’années et bénéficie pour cela d’un savoir-faire technique et de compétences scientifiques dans les domaines des risques accidentels, chroniques et du sol et du sous-sol. En s’appuyant sur ses moyens d’expertise, ses plateformes expérimentales et de modélisation numérique, l’Institut a pour objectif, à travers ce pilote, d’évaluer ses méthodes et outils d’évaluation des risques et de les adapter aux spécificités de l’hydrogène. La pluridisciplinarité des compétences de l’Institut constitue un atout pour ce type de projet, qui fait appel à des connaissances relevant à la fois du domaine des risques du sous-sol et des équipements et installations contenant des substances inflammables et explosives.

En collaboration avec les partenaires du projet, les contributions principales de l’Ineris dans ce projet seront :

  • de contribuer à l’évaluation des risques afin de s'assurer que l'expérience pilote se déroulera dans de bonnes conditions de sécurité ;
  • de tirer les leçons du projet pilote en termes de sécurité et de protection de l'environnement afin d’en faire bénéficier les futurs stockages d'hydrogène en cavités salines en Europe ;
  • de faire un état, à l’échelle européenne, des cadres réglementaire et normatif relatifs à la sécurité du stockage d'hydrogène en cavités salines afin d’établir des recommandations permettant de favoriser un développement sûr de cette industrie en Europe.

Ainsi, l’Ineris participera concrètement :

  • au développement d’un modèle numérique représentant le comportement géomécanique d’une cavité de stockage lors des cycles d’injection/soutirage. Le modèle développé contribuera en particulier à l’évaluation des risques ;
  • au développement et à la mise en place d’un monitoring des fuites d’hydrogène en surface.

L’Ineris place l’accompagnement des transitions énergétique et écologique et maitrise des risques, notamment émergents, au cœur de sa stratégie. En outre, la sécurité de la filière hydrogène est un des sujets prioritaires du Contrat d'objectifs et de performance 2021-2025 de l'Ineris.

Ce projet bénéficie d’un financement du Partenariat Public-Privé sur les Piles à Combustibles et l’Hydrogène (FCH 2 JU) en vertu de l’accord de subvention n°101006751. Ce Partenariat Public-Privé a reçu le soutien du programme de recherche et d’innovation Horizon H2020 de l’Union Européenne, d’Hydrogène Europe et d’Hydrogène Europe Recherche.



Les acteurs du projet et leur rôle

  • Storengy (FR) : coordinateur du projet pour l’ensemble des partenaires, gestionnaire et exploitant du site de stockage et de la cavité saline utilisée pour les tests.
  • Armines-École polytechnique (FR) : cette association participera à différentes études dans le cadre du projet HyPSTER.
  • INOVYN UK) : définition du cycle optimal à réaliser pour l’utilisation de la cavité saline (entrées/sorties d’hydrogène pour sa consommation).
  • ESK (DE) : validation de la compatibilité des infrastructures et des modèles de cyclage existants (pour le gaz naturel) avec le stockage d’hydrogène.
  • Element Energy (UK) : validation de l’approche technico-économique du démonstrateur pour sa réplicabilité dans d’autres pays.
  • Ineris (FR) : gestion des risques et impacts environnementaux du démonstrateur. Évaluation / définition d’un cadre réglementaire pour le développement de cette industrie en Europe.
  • Axelera (FR) : suivi des résultats d’exploitation pour les partager ensuite à l’ensemble des partenaires et auprès de la communauté scientifique. Communication, diffusion, intelligence stratégique et mise en réseau avec les parties prenantes, afin de faciliter l'utilisation et la reproduction des solutions HyPSTER au-delà du projet.