Hydrogène : nouveau module “Electrolyseur” dans le logiciel de simulation ProSimPlus

Hydrogène : nouveau module “Electrolyseur” dans le logiciel de simulation ProSimPlus pour optimiser la conception, maximiser le rendement et réduire la consommation énergétique des unités de production d’hydrogène.

ProSim, fournisseur de logiciels et de services en simulation et optimisation des procédés industriels, annonce l’ajout d’un module électrolyseur dans la nouvelle version de son logiciel ProSimPlus. En associant ce module aux autres équipements de la bibliothèque ProSimPlus, l’utilisateur peut simuler l’ensemble d’une unité de production d’hydrogène par électrolyse de l’eau et optimiser globalement le procédé. Selon les données à sa disposition, l’utilisateur peut choisir une modélisation plus ou moins détaillée de l’opération d’électrolyse.

L’hydrogène fait l’objet d’un intérêt croissant dans les projets de transition énergétique et devrait être amené à prendre une place importante dans le mix énergétique. Comme il est quasiment inexistant dans la nature à l’état moléculaire, il est obtenu industriellement par :

• le reformage ou la gazéification d’hydrocarbures ;
• la dissociation thermochimique de l’eau ou de la biomasse ;
• l’électrolyse de l’eau.

L’intérêt de l’hydrogène comme énergie propre reste aujourd’hui limité par le fait qu’il est essentiellement produit à partir d’énergies fossiles (reformage et gazéification d’hydrocarbures). L’électrolyse de l’eau représente la principale alternative pour une production d’hydrogène décarbonée.

L’intérêt du nouveau module proposé par ProSim et de pouvoir simuler rigoureusement un procédé d’électrolyse tout en offrant une flexibilité dans l’approche de modélisation en fonction des données dont dispose l’utilisateur :

• une première approche permet d’établir rapidement et simplement des bilans matière et énergie en tenant compte d’éventuels recyclages de la solution électrolytique, de purges et/ou de lignes d’équilibrage, ainsi que déterminer les appoints nécessaires ;
• une approche plus détaillée permet de sélectionner des modèles rigoureux afin de calculer, en fonction des conditions opératoires et des caractéristiques technologiques, l’ensemble des paramètres de fonctionnement : efficacité, caractéristiques électriques (tension, intensité, puissance électrique…), courbes caractéristiques “tension-intensité”…

Cette nouvelle version de ProSimPlus facilite la conception de procédés de production d’hydrogène par électrolyse, avec notamment :

• la mise au point du procédé en représentant le fonctionnement d’unités de production aux échelles laboratoire, pilote et industrielle ;
• l’optimisation des conditions opératoires afin de répondre aux spécifications de production ainsi qu’aux contraintes énergétiques ;
• la génération automatique de “feuilles de spécifications” permettant le dimensionnement des équipements (électrolyseur, échangeurs de chaleur, pompes, compresseurs, ballons de séparation…).

Le module d’électrolyse disponible dans ProSimPlus permet de représenter les trois principales technologies d’électrolyseur :

• alcalin : les cellules d’électrolyse sont séparées par un diaphragme et sont immergées dans une solution électrolytique ;
• PEM (Proton Exchange Membrane) : les cellules sont séparées par un électrolyte solide constitué d’une membrane polymère assurant la conduction des protons H⁺ ;
• SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell) : les cellules sont séparées par un électrolyte solide constitué d’une membrane en céramique assurant la conduction des ions O^2-.