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APRÈS  LE  PÉTROLE :
UTILISATION
D'HYDROGÈNE
PRODUIT  À  PARTIR
D'ÉNERGIE  SOLAIRE

Nous sommes actuellement confronté à trois problèmes majeurs :
- Les problèmes de réchauffement climatique liés à l'utilisation de
  combustibles fossiles nous obligent à réduire la consommation
  de ces combustibles fossiles qui sont aussi responsables de la
  pollution de l'air des villes.
- Nous sommes arrivés au maximum de la production pétrolière,
  puis va suivre une décroissance de cette production, il en va de
  même pour le gaz mais plus tard, alors que la demande énergétique
  augmente fortement (doublement avant 2050) et surtout dans
  les pays émergeants (Chine, Inde, etc).
- Les ressources pétrolières et gazières sont concentrées dans des
  pays instables, d'où une grande insécurité des approvisionnements
  énergétiques et une grande dépendance de l'économie par rapport
  à ces pays.

Pour résoudre ces problèmes nous devons changer de système
énergétique en abandonnant progressivement le pétrole,
le gaz et le charbon au profit du vecteur énergétique du
futur proche qui est l'hydrogène.
L'hydrogène est un carburant non polluant.
L'hydrogène-énergie permet la production d'électricité (piles à
combustible), d'énergie thermique (par combustion et aussi par
cogénération) et d'énergie mécanique.
De très nombreux centres de recherche travaillent sur la future
économie de l'hydrogène, au niveau de sa production, de son
transport, de son stockage, de sa distribution, et de son utilisation.
L'hydrogène doit être produit à partir d'énergies renouvelables,
et de préférence d'énergie solaire, car c'est la seule énergie
renouvelable primaire, les autres énergies renouvelables étant
des dérivés du solaire : biomasse, éolien, hydroélectricité, ..
La transition vers une économie de l'hydrogène doit se faire
avec un grand réalisme économique, si l'hydrogène n'est pas
économiquement compétitif par rapport aux autres énergies il ne
s'imposera pas, il doit donc être produit au prix le plus bas possible.


Description du procédé :
Le dispositif produit de l'hydrogène en utilisant l'énergie solaire.
L'énergie solaire est très abondante sur terre, mais il faut de grandes
surfaces de captage, l'idéal est d'utiliser les zones désertiques ou arides,
car l'intensité solaire y est maximale et il y a d'immenses surfaces de
captage non urbanisées, et non utilisées par l'agriculture.
Tous les systèmes thermodynamiques ont besoin d'une source chaude
et d'une source froide, plus la différence de température est importante
entre les deux sources plus le rendement est élevé, par exemple les
centrales nucléaires ne peuvent être construites qu'à coté des
rivières ou des mers qui leur servent de source froide.
Le dispositif crée la source chaude durant la journée à l'aide de
capteurs solaires très bon marché, l'eau chaude produite est
stockée dans des réservoirs enterrés.
Puis la source froide est créée durant la nuit à l'aide de dissipateurs
d'énergie thermique, l'eau froide produite est stockée dans des
réservoirs enterrés.
On profite du très fort refroidissement nocturne par rayonnement
infra rouge dans les déserts dû à l'absence de couverture nuageuse.
On a ainsi en permanence une source chaude et une source froide
ce qui permet de produire de l'électricité avec un système thermo-
dynamique classique (cycle de Rankine) ou avec un moteur Stirling.
Cette électricité permet de produire l'hydrogène par électrolyse de l'eau.
Ce dispositif est conçu dès le départ pour être très bon marché :
les capteurs solaires et les réservoirs de stockage sont très simples,
dans le but de produire l'hydrogène au prix le plus bas possible.


Caractère innovant de la technologie :
Ce système de production énergétique produisant le vecteur énergétique
du futur proche à partir d'une énergie renouvelable est extrêmement
innovant car il créé la source froide dont il a besoin, ce qui est une
exception notable dans tous les systèmes thermodynamiques.
De plus la production de la source chaude et de la source froide
sont asynchrones.
C'est une façon totalement différente d'utiliser l'énergie solaire en
comparaison aux systèmes actuels : centrales à tour à concentration,
capteurs cylindro-paraboliques, paraboles Stirling, ...
Les zones désertiques couvrent un tiers de la surface des terres
et jusqu'à présent elles ne sont pas utilisées, y produire l'énergie
du futur est aussi une nouveauté.
C'est une solution non conventionnelle à des problèmes nouveaux,
graves, et à résoudre d'urgence : problèmes de réchauffement
climatique, insécurité de l'approvisionnement, énergétique manque
de ressources énergétiques dans le futur proche et problèmes
économiques en résultant.
Ce dispositif est extrêmement éco-logique.
Toutes les personnes conscientes des problèmes écologiques
et économiques liés aux combustibles fossiles attendent une
solution technique qui jusqu'à présent n'existait pas, ce dispositif
est une solution particulièrement adaptée.


La production d'électricité, puis d'hydrogène peut être réalisée
à l'aide de capteurs photovoltaïques, mais le prix de ces capteurs
est très élevé et l'énergie utilisée pour les fabriquer est très élevée
pour un rendement faible (10%).


Avantages du dispositif :
La production d'hydrogène suivant le dispositif a plusieurs avantages :
- l'objectif de ce système est d'être 10 à 20 fois moins cher que le
  photovoltaïque,
- le fonctionnement est 24H/24H contrairement à tous les autres
  systèmes utilisant l'énergie solaire, ce qui permet de faire fonctionner
  les électrolyseurs et tout le système en continu, donc de produire plus
  et d'amortir la totalité de l'installation beaucoup plus vite,
- l'hydrogène produit est très pur (ce qui est nécessaire pour les piles
  à combustible),
- ce système est 100% écologique,
- le bilan énergétique total (construction, exploitation, etc) est
  extrêmement favorable,
- ce dispositif permettra à de nombreux pays d'accéder à l'indépendance
  énergétique en étant autosuffisants sur le plan énergétique, c'est très
  simple donc très accessible aux pays en voie de développement
  (Inde, Chine, Afrique, etc),
- la différence de température entre la source froide et la source
  chaude est d'environ 100oC, ce qui est équivalent à la géothermie
  moyenne énergie, elle est bien supérieure à des systèmes solaires
  thermodynamiques tels que : solar ponds, énergie thermique des
  océans, centrales Sofretes, de plus le coût de construction et
  d'exploitation est beaucoup plus faible ce qui est aussi le cas
  par rapport aux centrales à concentration, aux capteurs
  cylindro-paraboliques et aux paraboles Stirling,
  l'énergie solaire dans les déserts bénéficie d'une intensité qui
  permet de ne plus avoir l'obligation de la concentration car
  on a une source froide correcte.

Les déserts présentent plusieurs caractéristiques intéressantes :
- la production dans les déserts utilise des zones non utilisées par
  l'agriculture, l'augmentation de la population mondiale ne permet
  pas d'utiliser des terres cultivables qui sont en quantité finie
  pour la production énergétique (biocarburants),
- la surface disponible dans les déserts est immense, on peut donc se
  contenter d'un rendement faible donc d'une fabrication bon marché,
- l'intensité solaire est maximale (très peu de nuages, faible
  hygrométrie de l'air),
- dans les déserts l'ensoleillement est particulièrement régulier, donc
  il y a une grande régularité de la source énergétique primaire,
- l'eau à électrolyser est très pure grâce à la distillation solaire
  (optimale dans les déserts),
- il y a un préchauffage de l'eau à électrolyser par l'énergie solaire
  d'où un rendement d'électrolyse amélioré.


Pour le moment l'hydrogène est produit par reformage de gaz naturel
(dont les réserves sont limitées) avec une production de CO2, et en
quantité très faible par électrolyse de l'eau avec de l'électricité d'origine
hydroélectrique, ces deux mode de production ne permettent pas de
concurrencer économiquement les énergies fossiles.


Le dispositif de production d'hydrogène-énergie à partir d'énergie
solaire dans les déserts correspond exactement aux attentes actuelles
en matière d'énergie.



Résumé



La production d'hydrogène par centrales solaires basse énergie dans les déserts :


La solution de l'hydrogène-énergie à base de solaire thermodynamique basse énergie

Explication du fonctionnement de la centrale solaire dans les déserts

Les avantages de la production d'hydrogène-énergie avec centrale solaire dans les déserts
    L'aspect écologique

La production de l'eau à électrolyser par distillation solaire

L'obligation d'une production low-cost

Les zones de production pour l'hydrogène solaire
    L'indépendance énergétique

Le brevet




Pourquoi nous devons utiliser l'hydrogène à la place des combustibles fossiles :


Les problèmes des énergies fossiles :

Le pic du pétrole (oil peak)

Les problèmes géopolitiques

Les pollutions dues aux combustibles fossiles :
     Les pollutions directes
     Le réchauffement planétaire

Tout ce qui ne nous tue pas nous rend plus fort

Les énergies renouvelables




Comment nous pouvons réaliser une transition en douceur vers une économie basée sur l'hydrogène-énergie :


L'hydrogène vecteur énergétique

La production de l'hydrogène

Les problèmes de l'hydrogène-énergie
    Le problème de l'œuf et de la poule

L'utilisation de l'hydrogène :
    L'hythane

    La production d'électricité

    La production d'énergie thermique

    L'utilisation dans les moyens de transport

    Les appareils portables

Le transport et la distribution de l'hydrogène

Le stockage de l'hydrogène

Les stratégies de transition

Les entreprises qui vont créer l'économie de l'hydrogène

Les états

Les difficultés que l'économie de l'hydrogène-énergie devra vaincre pour s'imposer




L'évolution historique des sources d'énergie

Comparaison avec quelques sources d'énergie

Bibliographie


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