Énergie décentralisée fiable : la technologie d'INERGIO au cœur du projet Micro Bio CHP
Comment la pile à combustible à oxyde solide de 2,5 kW d'INERGIO permet de mettre en place des systèmes énergétiques intégrés, résilients et à faibles émissions pour les bâtiments
Les systèmes énergétiques sont de plus en plus décentralisés. Les bâtiments, les infrastructures et les sites industriels combinent de plus en plus la production d'électricité locale avec des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire, le stockage et les carburants renouvelables. Les panneaux solaires, le stockage d'énergie et les carburants renouvelables sont de plus en plus intégrés à ces systèmes. Mais un défi demeure constant. Fiable food.
La production d'énergie solaire dépend des conditions météorologiques et les batteries ont une durée de vie limitée. Pour les bâtiments et les infrastructures critiques qui doivent fonctionner en permanence, une source stable de production d'électricité est essentielle. À mesure que les systèmes énergétiques se décentralisent, la résilience énergétique devient une exigence clé. Les bâtiments, les infrastructures et les activités industrielles doivent être en mesure de maintenir une alimentation électrique fiable même lorsque la production d'énergie renouvelable fluctue. Les piles à combustible sont de plus en plus intégrées dans les systèmes énergétiques hybrides car elles fournissent une alimentation continue avec un rendement élevé et de faibles émissions.
Le projet Micro Bio CHP est une initiative de recherche européenne qui explore la manière dont les systèmes énergétiques hybrides peuvent alimenter des bâtiments multifamiliaux avec une dépendance minimale aux sources d'énergie externes. Le projet est financé dans le cadre du Programme Horizon Europe de l'UE et réunit des organisations de premier plan, notamment BIOS bioenergy systems, Fraunhofer IKTS, Catator, Hystech, Institut de Wuppertal, et INERGIO. Au cœur du système se trouve une pile à combustible à oxyde solide compacte de 2,5 kW mise au point par INERGIO.
Un système hybride conçu pour les bâtiments résilients et à faibles émissions
L'objectif du projet Micro Bio CHP est de développer un système d'énergie renouvelable hautement efficace capable de fournir de la chaleur et de l'électricité à des bâtiments multifamiliaux tout en réduisant la dépendance à l'égard des sources d'énergie externes.
L'architecture intègre plusieurs technologies complémentaires.
Un module de conversion de la biomasse basé sur un gazéificateur à courant ascendant à lit fixe convertit les granulés de bois en gaz combustible. Ce gazéificateur fonctionne avec une puissance de combustible de 19 kW et peut produire jusqu'à 15 kW de chaleur. Une partie du gaz produit est utilisée pour la production de chaleur tandis qu'une autre partie est dirigée vers la pile à combustible pour la production d'électricité.
Les composants supplémentaires du système incluent :
• Un nouveau système d'épuration des gaz
• Production photovoltaïque
• Storage of electricity and thermal buffer storage
Le système est installé et pleinement opérationnel depuis octobre 2024 chez BIOS Bioenergiesysteme à Graz, en Autriche. En combinant la biomasse renouvelable avec l'énergie solaire et la production d'énergie par pile à combustible à haut rendement, le système contribue à la décarbonisation de l'approvisionnement énergétique des bâtiments tout en maintenant un fonctionnement fiable.
Le système de pile à combustible à oxyde solide d'INERGIO, au cœur de l'installation
Au cœur de cette architecture se trouve le système de pile à combustible à oxyde solide INERGIO, équipé d'un module de pile de 2,5 kW mis au point par l'Institut Fraunhofer IKTS.
Le système fournit 2,5 kW de puissance électrique à pleine charge avec un rendement électrique de 44 %. Le SOFC convertit le gaz dérivé de la biomasse épurée directement en électricité par un processus électrochimique plutôt que par combustion.
Ce procédé présente plusieurs avantages.
• Haute efficacité électrique
• Production d'électricité en continu
• Très faibles émissions
• Usure mécanique minimale
La chaleur produite pendant le fonctionnement est récupérée et utilisée dans le système de chauffage du bâtiment. Associé au module de conversion de la biomasse, le système a atteint un rendement global proche de 90 %.
Pour les systèmes énergétiques hybrides, ce type de performance est essentiel. La production d'énergie solaire et le stockage d'énergie permettent de gérer la variabilité. La pile à combustible fournit la couche de production d'énergie stable qui garantit un fonctionnement fiable du système.
Conçu dans un souci d'efficacité, de compacité et de faibles émissions
Le module SOFC développé dans le cadre du projet intègre plusieurs innovations.
• Le système comprend des réacteurs intégrés d'élimination de HCl et de H₂S, permettant un fonctionnement efficace avec du gaz dérivé de la biomasse.
• La technologie des cheminées a été optimisée pour fonctionner avec du gaz issu de la gazéification de la biomasse, garantissant ainsi des performances fiables dans des conditions de fonctionnement réelles.
• Le système n'émet pratiquement aucune émission de gaz et de poussière nocifs, ce qui le rend idéal pour un déploiement dans des environnements de bâtiments urbains.
Ces caractéristiques rendent le système particulièrement pertinent pour les solutions énergétiques décentralisées nécessitant à la fois des performances environnementales et une fiabilité opérationnelle.
Integration des systèmes : combinaison de technologies énergétiques complémentaires
Le projet Micro Bio CHP souligne l'importance de l'intégration des systèmes dans les architectures énergétiques modernes.
Plutôt que de dépendre d'une seule source d'énergie, le système combine des technologies qui se complètent.
• L'énergie solaire photovoltaïque fournit de l'électricité renouvelable pendant les périodes d'ensoleillement et peut couvrir la majeure partie de la demande d'électricité en été.
• Le système de cogénération à biomasse fournit de la chaleur et de l'électricité pendant l'hiver et les saisons de transition.
• Le stockage de l'énergie et les tampons thermiques aident à équilibrer les fluctuations de la demande.
Dans cette architecture, la pile à combustible fournit la couche de production d'électricité continue qui permet à l'ensemble du système hybride de fonctionner de manière fiable.
De la recherche aux systèmes énergétiques du monde réel
Le système Micro Bio CHP montre comment les carburants renouvelables, l'énergie solaire et les piles à combustible peuvent travailler ensemble pour créer des systèmes énergétiques décentralisés résilients. Le projet a atteint le niveau de maturité technologique 5, ce qui démontre la faisabilité du système dans des conditions de fonctionnement réalistes.
Pour INERGIO, des projets tels que Micro Bio CHP montrent comment les systèmes de piles à combustible compacts peuvent servir d'unités de production d'énergie fiables au sein d'architectures énergétiques hybrides. Les mêmes caractéristiques qui rendent les piles à combustible utiles pour les systèmes énergétiques des bâtiments s'appliquent également à d'autres applications décentralisées telles que les infrastructures de télécommunications, les systèmes de surveillance à distance et les opérations industrielles hors réseau.
Une production d'électricité fiable et à faibles émissions reste essentielle pour ces environnements. La technologie des piles à combustible permet de garantir la résilience énergétique, la décarbonisation et l'intégration efficaces des systèmes au sein de la prochaine génération de systèmes énergétiques décentralisés.
Pour en savoir plus, consultez le site officiel du projet : https://microbiochp-project.eu/project.