LA
PILE A COMBUSTIBLE :
Le
premier prototype français de la pile à combustible
a été installé à Chelles dans le quartier
de la Noue-Brossard en janvier 2000.
Principe
de la pile à combustible
Comme
dans toute pile électrique, il y a deux électrodes
au niveau desquelles s'effectuent deux réactions d'oxydoréduction
:
oxydation
(perte d'un électron) d'un combustible à l'anode
réduction
(gain d'un électron) d'un comburant à la cathode.
Dans
une pile classique, ce sont les constituants même de la
pile qui interagissent pour produire le courant continu.
Dans
une pile à combustible, le combustible et le comburant
sont apportés en continu de l'extérieur. Ainsi,
la pile à combustible est susceptible de fonctionner indéfiniment.
Dans
le cas de la pile à combustible de Chelles, c'est le gaz
naturel qui apporte le combustible : l'hydrogène (H2);
et c'est l'air qui contient le comburant : le dioxygène
(O2).
Grâce
à la réaction entre ces deux éléments
(formation d'eau et d'électrons), on obtient un courant
continu et de la chaleur (cf. cogénération). Ce
courant continu sera par la suite transformé en courant
alternatif et distribué aux habitations.
Caractéristiques
de la pile à combustible chelloise
Une
pile à combustible se présente sous la forme de
deux modules :
Le
module de production qui comporte 3 unités :
le
système de transformation du gaz naturel en hydrogène
: le convertisseur chimique
la
partie génératrice d'électricité et
de chaleur appelée "cœur de pile"
le
convertisseur électrique de puissance qui assure la conversion
du courant continu en courant alternatif.
Le
module de refroidissement qui a pour rôle de
maintenir la pile en fonctionnement normal lorsque la demande
en énergie thermique du réseau de chaleur est moindre.
Taille
de la pile très réduite :
module de production : 5,5 m de long, 3 m de large et 3 m de hauteur
module de refroidissement : 6 m de long pour 1,5 m de large et
1 m de hauteur.
Distribution de la pile de Chelles : chaleur et électricité
pour environ 200 foyers.
La pile installée à Chelles est une pile de type
PAFC, c'est-à-dire une pile à combustible dont l'électrolyte*
est composé d'acide phosphorique concentré liquide.
*
électrolyte : espace séparant les deux électrodes
du cœur de pile où s'effectue les échanges
de molécules.
Il
existe ainsi 5 types de pile à combustible selon leur électrolyte
:
alcaline (AFC)
à
électrolyte polymère (PEMFC)
à
acide phosphorique (PAFC)
à
carbonates fondus (MCFC)
oxyde solide (SOFC)
Les
atouts technologiques de la pile à combustible concernent
des secteurs stratégiques :
1)
La protection de l'air
Une
pile à combustible fonctionnant avec de l'hydrogène
pur ou du gaz naturel, ne rejette ni oxyde de soufre (SOx), ni
particule.
Dans le cas de la pile de Chelles il n'y une émission
que de :
6 mg de CO par m3 de gaz soit 17 fois moins que ne l'exige la
réglementation française.
2
mg de NOx par m3 de gaz soit 75 fois moins que ne l'exige la réglementation
française.
Quant aux émissions de gaz carbonique (CO2), elles sont
inférieures d'au moins 30% à celles d'un groupe
électrogène au diesel.
2)
Les économies d'énergie
Les
rendements des piles à combustibles sont élevés
:
le rendement électrique dépasse actuellement les
40% et peut atteindre 70% pour certaines piles.
le
rendement total (électrique + thermique) est de l'ordre
de 80%.
3)
La limitation des nuisances sonores
Le
processus électrochimique des piles ne génère
pas de bruit.
Seuls les systèmes auxiliaires (ventilation et pompes de
circulation) engendrent un faible bruit, bien inférieur
à celui des autres générateurs d'énergie
électrique.
A Chelles, le niveau sonore à 10 mètres est comparable
à celui d'une installation de ventilation classique (au
plus 62 décibels). Il n'y a donc, pour les habitants, aucune
nuisance sonore liée à la pile qui est installée
à l'intérieur d'un bâtiment.
Mais
l'intérêt le plus fort de la pile à combustible
intervient lorsque celle-ci est utilisée en cogénération.
