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Electricité,
hydrogène, chaleur
Le coût de production de l'hydrogène par électrolyse - une analyse : un système électricité et hydrogène Il est facile de calculer approximativement le coût de l'hydrogène produit par électrolyse si l'on connaît le coût de l'installation d'électrolyse, le rendement de l'électrolyse et le coût de l'électricité. Mais quel est le facteur de charge ? Quel est le coût de l'électricité ? Lorsque l'électricité est prélevée sur le réseau électrique, c'est plus compliqué. Il est possible de "démontrer" que, dans certaines circonstances, le coût de production d'hydrogène est de 1 € par kilo et que dans d'autres, il est de7 €/kg. Pour tenter d'y voir plus clair, il convient tout d'abord de définir ce qu'est le coût de l'hydrogène puis de le calculer en explicitant toutes les hypothèses. C'est l'objet d'une étude présentée dans un document daté de septembre 2023 : Le coût de l’hydrogène produit par électrolyse – une analyse On a besoin de faire une hypothèse sur la valeur de l'électricité exportée ou utilisée à autre chose, comme la production de chaleur. Un système électricité, hydrogène et chaleur On considère ensemble la production et le stockage d'électricité et la production et le stockage d'hydrogène et de chaleur produits à partir d'électricité prélevée sur le système électrique. Il est alors possible de rechercher le système qui répond au moindre coût à la demande finale d'électricité, d'hydrogène et de chaleur. Il n'y a pas lieu ici de faire une hypothèse sur la valeur de l'électricité consommée par l'électrolyse ou pour produire de la chaleur. La valeur de l'électricité exportée a peu d'effet car les quantités exportées sont faibles. Cette étude montre comment répartir la consommation d'électricité entre une production d'hydrogène par une électrolyse qui s'alimente en base (sauf effacement) ou sur excédents et la prodction de chaleur. Ici une présentation : Un système de production d'électricité, d'hydrogène et de chaleur : comment répondre à la demande finale au moindre coût Ici l'étude : L'étude électricité hydrogène chaleur
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| Une
analyse de ce qui fait le coût de l'hydrogène. |
Le coût de
production de l'hydrogène - une analyse Les publications sur le coût de
production de l'hydrogène ne manquent pas.
Cette étude apporte quelque chose de différent : - une méthode pour calculer le coût de production de l'hydrogène dans le cadre du système intégré de production d'électricité et d'hydrogène : on compare les dépenses de deux systèmes de production d'électricité et d'hydrogène qui répondent à la même demande finale d'électricité et qui diffèrent par la production d'hydrogène ; le coût de l'hydrogène est la différence de dépenses rapportée à la différence de production d'hydrogène. - un outil de simulation qui permet à chacun d'analyser ce qui fait le coût de l'hydrogène ; elle permet aussi à chacun de tester ses propres hypothèses. - le résultat de ce calcul dans un grand nombre de configurations différentes : la comparaison des résultats montre l'effet des différents paramètres ; notamment le coût de l'installation d'électrolyse, la constitution du parc de production d'électricité, les quantités d'hydrogène produites, la valeur de l'électricité exportée ou utilisée pour autre chose que la production d'hydrogène. Cet outil de simulation
permet aussi de calculer le coût de production
d'hydrogène par électrolyse lorsque celle-ce est produite à partir
d'une source d'électricité qui lui est dédiée - avec
éventuellement une
capacité de stockage d'électricité lorsque la source d'électricité est
fluctuante.
- une question nouvelle : la valeur de l'électricité qui ne sert pas à produire de l'hydrogène Calculer les dépenses du système de production d'électricité et d'hydrogène évite d'avoir à se prononcer sur la valeur de l'électricité consommée par l'électrolyse. Mais les dépenses du système se calculent en faisant une hypothèse sur la valeur de l'électricité qui n'est pas consommée par autre chose ou exportée. Le coût de producton d'hydrogène en dépend donc. Dans cette étude on a fait deux hypothèses (20 €/MWh ou 40 €/MWh) en sachant qu'il serait préférable d'aller plus loin. On a donc esquissé une réflexion pour donner une valeur à une électricité qui serait utilisée pour produire de la chaleur pour les réseaux de chaleur ou l'industrie. A ce stade, ce n'est qu'une amorce pour proposer une méthode de calcul. Cette question est abordée avec un autre angle d'approche dans une étude qui considère le système formé par la production et le sockage d'électricité et la production et le stockage d'hydrogène et de chaleur produits à partir d'électricité. L'étude est présentée ici : Une analyse de ce qui fait le coût de l'hydrogène. L'ensemble des hypothèses de la situation de référence retenue dans cette étude sans production d'hydrogène est ici. Le logiciel de simulation est ici L'électricité et l'hydrogène dans l'ensemble du système de production et de consommation d'énergie : pour situer l'hydrogène dans l'ensemble du système de production et de consommation d'énergie, il est commode d'utiliser un tableur qui permet à chacun de dresser avec ses propres hypothèses un tableau croisé de consommation d'énergie pa type d'énergie et par secteur d'utilisation : cf ici.
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| L'étude
électricité hydrogène chaleur novembre 2023 Cette version, postée le 24 novembre, en remplace une autre qui donnait à la chaleur déstockée d'un stockage intersaisonnier un valeur beaucoup trop élevée. |
Considérer
ensemble la production
d’électricité, d’hydrogène et de chaleur
- novembre 2023 Ici, l'objet de
l'étude n'est pas de calculer le coût de production d'hydrogène. L'objet de l'étude Les hypothèses
sont adaptées à la situation française. Mais la méthode peut
s'appliquer à l'échelle européenne. Alors la part du nucléaire est
moindre et il n'y a pas d'exportations. Les jeux d'hypothèses Parmi les résultats - Il est trop coûteux de produire de
l'hydrogène avec une électrolyse alimentée sur le réseau si le coût
externe de l'hydrogène est 3,5 €/kg et si le coût de l'électrolyse est
2000 €/kW ; alors les excédents ne servent qu'à produire de la chaleur
ou sont exportés. - Si la capacité nucléaire est
limitée à 60 GW, il serait inutilement coûteux de produire plus d'un
million de tonnes d'hydrogène par an. - La valeur de l'électricité servant à produire de la chaleur est élevée lorsque celle-ci ne passe pas par un stockage intersaisonnier coûteux. Il est alors plus avantageux de produire de la chaleur que de produire de l'hydrogène ou d'exporter. - Si la capacité nucléaire est libre,
parmi les parcs de production qui
permettent de minimiser les dépenses totales (la consommation fniale
d'électricité est 580 TWh) : 83 GW nucléaire, 30 GW d'éolien, pas
de photovoltaïque. La production d'hydrogène est 1 million de tonnes
par an ; celle de chaleur est 24 TWh. A
l'échelle européenne L'étude
électricité hydrogène chaleur Le tableau
complet des hypothèses et les résultats d'une trentaine de simulations
est ici : hypothèses
et résultats |
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