En quoi les compteurs de débit massique et de pression sont essentiels dans l’industrie de l’hydrogène blanc et orange ?

Traduction d’un article d’@Alicatscientific sur la production d’hydrogène à partir de l’hydrogène orange et blanc.

Entre préoccupations climatiques, et débats géopolitiques autour de la transition énergétique, de plus en plus d’industries se tournent naturellement vers l’hydrogène, qui se veut être plus propre que les énergies fossiles.

Mais est-il possible de produire de l’hydrogène propre ?

D’abord, qu’est-ce qu’hydrogène et quel est son potentiel ?

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers, mais n’existe que très rarement à l’état naturel. C’est un gaz très léger. L’atome d’hydrogène correspond au premier élément de la classification périodique, et c’est aussi le plus simple. En effet, il est composé d’un proton et d’un électron. Voici sa formule chimique : H2.


Sa particularité est d’être toujours lié à d’autres éléments chimiques plus précisément dans des molécules comme l’eau, et les hydrocarbures pour ne citer qu’eux.

L’hydrogène est un vecteur énergétique. Il est classifié en plusieurs couleurs, qui reflètent l’impact environnemental propre aux différents procédés de fabrication. Nous connaissons l’hydrogène gris, bleu, turquoise et vert. Cependant, moins de 1 % de l’hydrogène total produit dans le monde est considéré comme de l’hydrogène vert.

La recherche constante d’un hydrogène propre et durable avec des coûts de production bas, nous dirige vers des procédés révolutionnaires de génération d’hydrogène :

L’hydrogène blanc et orange.

Qu’est-ce que l’hydrogène blanc ?

Également nommé hydrogène natif, il s’agit de l’hydrogène pur, qui ne résulte d’aucune transformation issue du gaz ou de l’électrolyse. L’hydrogène blanc est extrait à partir des sources souterraines, on parle d’une capture passive d’hydrogène naturel.

C’est avec les forages pétroliers, gaziers et dans les extractions des métaux précieux comme l’or et le diamant que des quantités abondantes d’hydrogène gazeux naturel ont été recensés.

C’est notamment dans les kimberlites, une roche d’origine volcanique, présente dans les mines de diamants, que l’on trouve une réserve d’hydrogène sous forme gazeux.

On essaye toujours de déterminer où l’hydrogène blanc est le plus répandu. Les chercheurs travaillent sur les méthodes de détection de l’hydrogène blanc.

Il y a un accroissement pertinent de l’utilisation de l’hydrogène blanc. On peut citer des pays comme l’Islande ou le Mali par exemple, qui l’utilisent comme source d’électricité depuis 2012. La Mali possède d’importantes réserves d’hydrogène blanc, et a pour ambition de devenir « la première économie décarbonée du continent africain ». On peut parler d’une révolution énergétique silencieuse.

L’avantage majeur de l’hydrogène blanc, c’est son coût faible et son abondance.

Qu’est-ce que l’hydrogène orange ?

L’hydrogène orange est apparenté à l’hydrogène blanc, et combine les principes de séquestration du carbone et de chauffage géothermique.

A l’inverse de l’hydrogène blanc, l’hydrogène orange nécessite plus d’énergie pour fonctionner, car il est formé par des réactions chimiques. Plus précisément, dans des formations rocheuses souterraines riches en fer, en stockant du CO2 sous une chaleur et une pression géothermiques suffisantes.

On va faire interagir une solution d’eau riche en CO2 avec le fer, le magnésium et l’oxyde de calcium, sous une chaleur et une pression géothermique. Cela va créer une formation de carbonates solides et d’hydrogène gazeux. En quelques jours, on peut récupérer l’hydrogène sous forme liquide.

Il y a de l’avenir dans l’hydrogène orange tant qu’il y aura des ressources en fer sur la Terre.

L’hydrogène orange pourrait être une bonne solution aux problèmes de pollution lié à l’énergie.

L’avantage indéniable de l’hydrogène orange est qu’il ne requiert pas une source d’eau spécifique. Ainsi les eaux salées et les eaux usées peuvent être utiles. Les économies seraient donc indéniables et pourraient inciter les Etats à investir dans ces nouvelles énergies.

En quoi les produits Alicat sont utiles dans ces procédés ?

Alicat s’adapte aux nouvelles technologies et propose une vaste gamme de produits, pour une utilisation optimale dans les industries de l’hydrogène blanc et orange. On va se concentrer sur 4 types d’utilisations :

Contrôler l’injection de fluide lors d’essais de réaction de fluide in situ :

« Pour trouver des emplacements de forage appropriés pour la production d’hydrogène orange, en suivant des procédures similaires aux processus de forage d’énergie géothermique, les contrôleurs de débit massique Alicat peuvent être utilisés pour des tests hydrauliques tels que l’injection d’impulsions, le débit constant, la tête constante et l’injection d’eau cyclique. En exécutant ces séries de tests, les chercheurs peuvent étudier comment les réponses de pression et les débits variables induisent des contraintes ou des réactions chimiques dans les formations rocheuses, atténuant les problèmes pouvant survenir lors du forage, tels que les tremblements de terre artificiels. En conséquence, les scientifiques peuvent identifier la pression, la température, le débit et les compositions de fluides idéaux pour une production d’hydrogène et une minéralisation du carbone optimales. 

Étant donné que ces tests impliquent souvent des formations rocheuses à faible perméabilité, une large gamme de faibles débits est souvent testée sur de longues périodes. Par rapport aux contrôleurs de débit massique thermique également utilisés dans ces tests, les produits de débit massique d’Alicat offrent des avantages tels que : 

  • Rapports de variation supérieurs pour tester des plages de débit plus larges
  • Temps de préchauffage quasi instantanés
  • Précision améliorée
  • Options d’orientation illimitées 

En particulier, la série CODA KC d’Alicat est optimale pour les tests hydrauliques car elle est compatible avec une large gamme de liquides et de gaz à des pressions allant jusqu’à 4000 PSIA avec des débits à pleine échelle de 40 g/h à 100 kg/h, assurant des tests d’injection de fluide reproductibles.

L’arrosage de Co2 dans l’eau d’injection :

« De plus, les contrôleurs de débit massique Alicat tels que la série MC peuvent être utilisés pour arroser jusqu’à 5000 L/min de CO 2 ou d’autres hydrocarbures dans les fluides d’eau d’injection, les séquestrant simultanément dans le sol et libérant de l’hydrogène et d’autres sous-produits précieux. Les fonctionnalités utiles de l’appareil Alicat telles que le traitement par lots et la totalisation permettent un suivi précis de la quantité de carbone conservée, fournissant un enregistrement pour maximiser les crédits réglementaires démontrant la réduction des émissions de carbone ».

Analyser des échantillons de fluides dans des systèmes de chromatographie, et de spectroscopie :

« Les dispositifs Alicat peuvent également être utilisés dans les industries émergentes de l’hydrogène blanc et orange pour améliorer la précision des données de chromatographie en phase gazeuse, de chromatographie liquide et de spectroscopie de masse interprétant les échantillons de fluide de forage. Lors de l’utilisation de systèmes de chromatographie en phase gazeuse-spectroscopie de masse (GC-MS) ou de chromatographie liquide-spectroscopie de masse (LC-MS) utilisant des dispositifs Alicat comme composants pour la régulation du débit et de la pression, la précision de l’échantillonnage est améliorée, permettant aux chercheurs de déterminer tous les composants d’un solution gazeuse ou liquide et leurs concentrations relatives les unes par rapport aux autres ». 

Purification et séparation des fluides :

« Une autre façon potentielle d’utiliser les dispositifs Alicat dans les systèmes à hydrogène orange et blanc consiste à purifier et à séparer les fluides. Par exemple, dans l’adsorption modulée en pression d’hydrogène , les dispositifs Alicat peuvent être utilisés pour la régulation de la pression et du débit, garantissant que les pressions de la chambre sont stabilisées et que les gaz sont correctement purgés et circulent à l’aide d’un certain nombre d’ options de communication . De ce fait, la purification de l’hydrogène (ou d’autres gaz) peut être plus précisément automatisée ». 

Comment mesurer un débit ou un flux calorimétrique de manière non-intrusive ?

Mesurer sans percer ni couper vos conduites ? C’est possible !

Vous souhaitez effectuer une mesure de débit et/ou un comptage d’énergie sans avoir à percer ou couper vos conduites ? C’est faisable grâce aux technologies non-intrusives par ultrasons.

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Etude de cas : NEL HYDROGEN

NEL HYDROGEN passe aux débitmètres massiques pour une vérification plus précise du débit sur ses électrolyseurs haute technologie PEM

L’hydrogène (H2), l’élément le plus abondant et le plus dense en énergie de notre univers, est une source d’énergie très intéressante. Malheureusement, la majeure partie de la production d’hydrogène utilise du gaz naturel et libère des gaz à effet de serre nocifs dans l’atmosphère
Dans le but d’améliorer la durabilité de l’hydrogène, de nombreux chercheurs ont travaillé dur pour développer la technologie des électrolyseurs. Les électrolyseurs sont un moyen prometteur de produire de l’énergie verte – et d’atteindre l’objectif de l’ONU d’atteindre zéro émission nette d’ici 2050. Alors que le coût élevé des énergies et technologies renouvelables constituait auparavant un obstacle à l’hydrogène vert, une recherche et un développement approfondis détruisent cet obstacle.

NEL HYDROGEN : Changer le marché de l’hydrogène

Nel est une entreprise mondiale d’hydrogène, fournissant des solutions optimales pour produire, stocker et distribuer de l’hydrogène à partir d’énergies renouvelables. Leurs racines remontent à 1927, et depuis lors, ils ont eu une belle histoire de développement et d’amélioration continue des technologies de l’hydrogène.

Aujourd’hui, leurs solutions couvrent l’ensemble de la chaîne de valeur : des technologies de production d’hydrogène aux stations de ravitaillement en hydrogène, en permettant aux industries de passer à l’hydrogène vert et en fournissant aux véhicules électriques à pile-à-combustible la même alimentation rapide et la même autonomie que les véhicules à carburant fossile, sans les émissions. Nel Hydrogen, un leader de l’industrie des électrolyseurs alcalins et PEM, considère l’hydrogène comme l’avenir de l’énergie.

Ici, Nel explique comment leurs électrolyseurs PEM produisent de l’hydrogène vert :

« L’électrolyse de l’eau PEM divise simplement l’eau déminéralisée (H2O) en ses éléments constitutifs, l’hydrogène (H2) et l’oxygène (O2), de chaque côté d’une membrane électrolytique polymère solide. Lorsqu’une tension continue est appliquée à l’électrolyseur, l’eau alimentée à l’anode (ou à l’électrode à oxygène) est oxydée en oxygène et en protons, tandis que des électrons sont libérés. Les protons (ions H+) traversent le PEM jusqu’à la cathode (ou électrode à hydrogène), où ils rencontrent les électrons de l’autre côté du circuit et sont réduits en hydrogène gazeux. » – Nel Hydrogène

Défi : Vérification d’un dispositif PEM Nel avec un instrument Alicat Scientific

Avant que Nel Hydrogen n’installe un dispositif PEM, son équipe vérifie qu’il produit la bonne quantité d’hydrogène. Cette vérification du procédé est effectuée en mesurant le débit d’hydrogène.

Historiquement, Nel utilisait des rotamètres à bille traditionnels pour prendre ces mesures. Bien que cela ait permis de faire le travail, la technologie du rotamètre s’est avérée difficile à utiliser et les mesures n’étaient pas assez précises. Ils ont donc commencé leur recherche d’un appareil de mesure de débit facile à utiliser et de haute précision.

Solution : des débitmètres massiques pour remplacer les rotamètres

Nel a remplacé ses rotamètres par des débitmètres massiques Alicat pour tester ses électrolyseurs S, H et C PEM.

« Cela nous a aidés à simplifier nos configurations de test, à augmenter la précision de lecture/à réduire la variabilité, [et] est beaucoup plus facile pour nos techniciens effectuant le test. » – Philep Levesque, ingénieur de fabrication Nel Hydrogen

Configuration Nel Hydrogen avec débitmètre massique

Selon le modèle, Nel lit soit le débit instantané, soit le débit moyen sur une période de temps. Le calcul de la moyenne est effectué directement par le débitmètre Alicat Scientific, à l’aide de la technologie de calcul de la moyenne du débit du totalisateur. Cela a permis à l’équipe de Nel de compenser toute oscillation de débit. Le passage à l’instrument Alicat Scientific a amélioré la précision des mesures et réduit le temps nécessaire pour vérifier qu’un appareil fonctionne correctement.

Les projets futurs de Nel

Si l’hydrogène vert doit devenir une solution énergétique viable, son coût doit continuer à baisser pour concurrencer les carburants fossiles. Nel travaille à la mise à l’échelle de solutions de production d’hydrogène telles que les électrolyseurs PEM et à la production de piles d’électrolyse encore plus grandes.

Pendant ce temps, le coût des énergies renouvelables continue de baisser, ce qui est de bon augure pour le marché de l’hydrogène dans son ensemble. Nel espère qu’un jour, grâce à la baisse des coûts, ils pourront fournir des générateurs à chaque foyer afin que chacun puisse produire et stocker sa propre énergie propre.

System-c instrumentation rejoint Protéis groupe Vikaas !

Depuis le 1er Février 2022  System-c instrumentation a rejoint Protéis et d’autres entités de la holding Vikaas. Une suite logique dans l’évolution d’une société qui voit son dirigeant partir à la retraite.

 Protéis et System-c instrumentation partagent les mêmes valeurs depuis années de collaboration, c’est donc naturellement qu’est venue l’idée, puis la concrétisation, de cette union.

Les activités des deux sociétés sont complémentaires, et ouvrent des possibilités de croissance par la mutualisation des produits et des compétences.

 Protéis très bien implantée en Rhône-Alpes et à l’international, reconnue en tant que spécialiste, son équipe propose ingénierie, actionneurs, régulation et automatisme, informatique industrielle, service et formation à ses clients.

System-c instrumentation avec une couverture nationale et internationale, propose une gamme complète et innovante d’instruments de mesure et de régulation, mais aussi la réalisation de solutions globales clés en main.

Son service clients assure les mises en route et le suivi métrologique.

Les deux entreprises auront à cœur de créer des synergies pour répondre aux marchés existants et à venir.

La création, la veille technologique, l’adaptation seront nos piliers pour aider nos clients à trouver les solutions pérennes aux défis technologiques de notre temps.

Comment les débitmètres à ultrasons optimisent les performances énergétiques des bâtiments ?

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Quel est le lien entre les débitmètres à ultrasons et les performances énergétiques des bâtiments ?
La réduction de la consommation d’énergie est aujourd’hui une priorité. Les mesures d’efficacité énergétique des bâtiments sont de plus en plus considérées comme un moyen de parvenir à un approvisionnement durable en énergie, de réduire les émissions de gaz à effet de serre, d’améliorer la sécurité d’approvisionnement et de favoriser la compétitivité. 

Les débitmètres à ultrasons jouent un rôle essentiel dans la conception, la construction et le fonctionnement des bâtiments, appartements, hôpitaux, écoles, usines… Ils constituent une solution privilégiée pour optimiser les systèmes CVC (Chauffage,Ventilation, Climatisation) et les installations de réseaux d’eau. Leur conception non intrusive et leur précision inégalée contribuent à renforcer l’efficacité des applications et à faire baisser les coûts opérationnels.

Plus de 55% de la consommation totale d’énergie dans les bâtiments est due aux applications de chauffage et de refroidissement. Depuis 2020, la France est passée d’une réglementation thermique à une réglementation environnementale, la RE2020, particulièrement ambitieuse et exigeante pour la filière construction.

System-c instrumentation propose des solutions qui aident à la mise en conformité avec les spécifications, polices, normes et réglementations tout en optimisant les processus opérationnels.

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Comment les régulateurs de débit et de pression optimisent les piles à combustible ?

Piles à combustible et hydrogène : de nouvelles perspectives

Les régulateurs de débit et de pression jouent des rôles essentiels dans les démarches d’optimisation des applications de piles à combustible. Aujourd’hui, à l’heure de la transition énergétique et des engagements vers la réduction des émissions de CO2, la pile à combustible, associée au vecteur d’énergie hydrogène, revient au premier plan dans les domaines de la production d’énergie et des transports. Cette application fait l’objet de nombreuses recherches pour accroître la durée de vie des piles et surtout améliorer leurs performances et leur rentabilité.

Accès direct au sommaire

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Comment un débitmètre à tube de Pitot fiabilise la réduction des émissions de gaz polluants ?

Photo centrale thermique - NOx
Centrales thermiques NOx – Photo by Valeriy Kryukov on Unsplash

Il existe différentes techniques de traitement pour réduire les émissions d’oxydes d’azote (NOx). Les « mesures secondaires » appliquent des solutions de traitements sur les NOx déjà formés. Dans ces procédés, l’utilisation d’instruments de mesure appropriés apporte un réel bénéfice en permettant d’améliorer la fiabilité et la productivité des applications. 

Découvrez un exemple concret avec l’utilisation du débitmètre à tube de Pitot Veris Verabar® !

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Comment la mesure de débit participe à l’efficacité énergétique dans les applications de gaz naturel ?

Photo gazoduc - martin-adams-unsplash

Gaz naturel et efficacité énergétique

Le gaz naturel est une ressource en croissance dans la production d’énergie grâce à son bon rendement énergétique et ses avantages environnementaux.

Sa combustion n’émet pas de poussières, peu de dioxyde de soufre (SO2), peu de dioxyde d’azote (NO2) et moins de dioxyde de carbone (CO2) que d’autres énergies fossiles. Il  a donc un rôle à jouer dans les perspectives énergétiques bas carbone bien qu’il relève aussi des enjeux de réduction de la consommation d’énergies fossiles.

L’efficacité énergétique étant un enjeu majeur de notre ère, les industriels s’efforcent d’optimiser leur consommation, limiter l’impact écologique et augmenter le rendement des procédés. Pour cela, il existe des instruments de mesures innovants à l’efficacité prouvée !

Gamme de débitmètres massiques thermiques Fox Thermal Instruments
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Minimiser les incidences des vibrations externes dans les mesures et régulation de débit

L’innovation au service de la précision

Les vibrations externes liées à l’environnement ont un impact significatif sur la précision des mesures lorsque l’on utilise un débitmètre à technologie Coriolis. Ces effets sont minimisés grâce à des solutions innovantes.

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