Comment fonctionne la chaudière hydrogène ?

Les avantages de l'hydrogène

Qu’est-ce que l’hydrogène ?

L'hydrogène est l’élément le plus abondant de l’Univers, il est présent en grandes quantités dans les étoiles et le gaz interstellaire. Sur terre, il est pourtant nettement moins répandu et on le trouve majoritairement combiné avec d’autres atomes, dans l’eau (H2O), le pétrole (CnHm) ou encore le gaz naturel (CH4).

Pour produire de l’énergie, on utilise le dihydrogène, appelé également « hydrogène moléculaire » ou encore « gaz d’hydrogène » voire « hydrogène » tout court. Il est constitué de deux atomes d’hydrogène (H2).

Le dihydrogène est très léger (pendant un certain temps il a été employé dans les ballons dirigeables), inodore, incolore, non toxique et non corrosif. Il est en revanche très inflammable et très exothermique : son pouvoir calorifique est presque trois fois supérieur au pouvoir calorifique de butane, par exemple. Cela en fait un carburant hors pair (on l’utilise notamment pour les engins spatiaux), mais rend son stockage dangereux. Et cette dangerosité est encore augmentée par le fait que la molécule de dihydrogène est extrêmement petite, ce qui favorise les fuites.

Les atouts et les inconvénients de l’hydrogène

Comme nous l’avons déjà mentionné, le pouvoir calorifique de l’hydrogène est très important, mais ce n’est pas tout. Un des énormes avantages de ce carburant est que sa combustion ne produit que de la vapeur d’eau : pas de CO2, pas d’autres polluants atmosphériques qui contribuent à l’effet de serre. Et si la production d’hydrogène par électrolyse nécessite malheureusement de grandes quantités d’électricité, elle peut très bien servir à utiliser la surproduction issue des énergies renouvelables intermittentes (éolienne, solaire). Ce procédé est appelé « Power to gaz », et c’est un excellent moyen de stocker et de restituer l’énergie renouvelable.

Autre point fort, certaines chaudières à hydrogène sont non seulement capables de produire du chauffage et de l’eau chaude sanitaire, mais aussi de l’électricité. Cette électricité peut être consommée directement sur place, via les luminaires et les appareils électroménagers.

En outre, les distributeurs de gaz naturel peuvent transporter de l’hydrogène dans leurs réseaux de gaz de ville. Le réseau actuel est dans la plupart des cas capable de recevoir un mélange de gaz naturel et d’hydrogène à hauteur de 6 %. Le taux peut être augmenté jusqu’à 10 % à horizon 2030 et jusqu’à 20 % au-delà. Cet hydrogène combiné au gaz naturel (baptisé Hythane®) permet de réduire drastiquement le rejet des gaz à effet de serre et en plus, ne demande pas d’investissements coûteux pour convertir notre système énergétique.

Comment fonctionne une chaudière hydrogène ?

L’hydrogène peut être utilisé pour produire le chauffage et l’eau chaude sanitaire de deux manières différentes.

Chaudière gaz à condensation compatible hydrogène

Premièrement, certaines chaudières gaz à condensation sont déjà « H2 ready », ce qui veut dire qu’elles sont prêtes à fonctionner avec un mélange de gaz naturel contenant jusqu’à 20 % d’hydrogène. Et les fabricants veulent aller plus loin, en proposant des modèles de chaudières à condensation compatibles avec un mélange dont le taux d’hydrogène varie de 0 à 100 %.

Pour adapter ces chaudières au taux d’hydrogène disponible dans le réseau, il suffira de changer le brûleur, ainsi que les systèmes de commande et de surveillance de la flamme afin qu’elles soient en adéquation avec les propriétés de combustion spécifiques de l’hydrogène. Le principal défi est que l’hydrogène brûle à très haute température ce qui risque de favoriser la formation des NOx par combinaison avec l’azote de l’air comburant. Il est donc primordial de faire baisser la température de la flamme du mélange gaz naturel / H2 ou de l’hydrogène pur en dessous de 1400°C.

Les alternatives

L’hydrogène possède de nombreux avantages, mais cette énergie nouvelle prendra encore probablement un peu de temps pour se répandre. Des normes et des réglementations doivent également être mises en place avant que les chaudières à hydrogène ne puissent être utilisées à grande échelle en France. En attendant, vous n’allez certainement pas vous chauffer avec une ancienne chaudière fioul bien polluante et très peu économique ou des convecteurs électriques première génération. Surtout que les solutions de chauffage performantes ne manquent pas.

Vous pouvez par exemple opter pour une pompe à chaleur air-eau voire géothermique qui capte les calories dans l’air extérieur ou en provenance de sol, pour produire de la chaleur et ensuite l’injecter dans un circuit de chauffage central avec des radiateurs à eau ou un plancher chauffant. En puisant de l’énergie dans la nature, ce système de chauffage permet d’allier un bon confort thermique avec une facture d’électricité réduite et un faible impact sur l’environnement.

Il est aussi possible d’installer un chauffage solaire, afin de chauffer votre maison et produire de l’eau chaude grâce à des panneaux qui captent les rayons du soleil. Ou bien vous pouvez vous équiper de radiateurs électriques, à condition de choisir un modèle dernière génération, à inertie sèche ou à fluide caloporteur. Leurs différents systèmes de programmation amélioreront encore le confort de votre habitat, la gestion de l’énergie et réduiront votre facture de chauffage.

Par contre, n’oubliez pas qu’aucun système de chauffage ne sera suffisamment efficace si votre logement est une passoire thermique. Pour vous assurer le maximum de confort et réaliser des économies d’énergie, il est donc important que votre maison soit bien isolée.