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ARCHIVÉ - Les piles à combustible alimentent une ville isolée de la C.-B. en électricité verte

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Un projet novateur vise remplacer la consommation de combustible diesel en combinant piles à combustible et électricité « perdue ».

Bella Coola is a small town about a third of the way up the coast of British Columbia and about 100 kilometres inland. Like many of Canada’s 300-plus remote communities, Bella Coola relies on diesel generators for some of its electricity needs. During winter, the generators run almost continuously.

Bella Coola est une petite localité de la Colombie-Britannique, sise en gros à 100 km à l’intérieur des terres, à peu près au tiers inférieur de sa côte. Comme les plus de 300 collectivités éloignées qu’on recense au Canada, Bella Coola tire une partie de son électricité de génératrices diesel. Pendant l’hiver, ces dernières fonctionnent presque en permanence.

Bella Coola, en Colombie-Britannique, est la première municipalité éloignée du Canada à remplacer une partie de l’électricité qu’elle tire du combustible diesel par l’électricité verte des piles à combustible à l’hydrogène. Qui plus est, les piles à combustible tirent parti de l’énergie excédentaire issue du barrage hydroélectrique voisin – énergie qui serait perdue, en d’autres circonstances.

Le saviez-vous?

L’hydrogène est l’élément le plus simple mais aussi le plus abondant dans l’univers.

Bien qu’il fournisse la majeure partie de l’électricité utilisée par la population de 600 habitants, le petit barrage érigé à Clayton Falls n’en produit pas tout à fait assez lors des périodes de pointe, pas plus qu’il n’arrive à satisfaire les besoins plus importants de l’industrie locale, en l’occurrence une scierie et une pisciculture. Des génératrices diesel suppléent le reste, mais ces génératrices libèrent des gaz à effet de serre.

Parallèlement, l’électricité excédentaire du barrage se gaspille. En effet, la nuit, le barrage continue de générer de l’électricité, qui n’est pas utilisée (on n’arrête pas une centrale simplement en poussant sur un bouton) et il n’existe aucun moyen de stocker l’électricité en vue d’un usage futur. « C’est de l’énergie perdue », déplore Shaohong Wu, du CNRC.

Le projet HARP (pour Hydrogen Assisted Renewable Power System ou source d’énergie renouvelable assistée par hydrogène) devait capter cette énergie « perdue » et s’en servir pour remplir des piles à combustible. HARP est un projet conjoint piloté par BC Hydro, General Electric et Powertech Labs grâce aux fonds de Technologies du développement durable Canada et de l’Innovative Clean Energy Fund de la Colombie-Britannique.

Puisqu’une pile à combustible fonctionne en convertissant l’hydrogène et l’oxygène en courant électrique, on avait besoin d’une source stable de ces deux éléments. (Pour en savoir plus sur le fonctionnement d’une pile à combustible, lisez Un chercheur vous répond). Les sources d’eau locale regorgent d’hydrogène, tandis que l’oxygène abonde dans l’air. (Le combustible diesel, en revanche, doit être acheminé par camion, ce qui accentue son empreinte sur l’environnement.)

Énergie « gratuite »

Le système HARP comprend un électrolyseur qui tire l’hydrogène et l’oxygène de l’eau. L’hydrogène est stocké jusqu’à ce qu’on en ait besoin pour recharger une pile à combustible; l’oxygène est relâché dans l’atmosphère.

À l’avenir, l’énergie solaire et l’énergie éolienne pourraient ajouter de l’énergie au système HARP, qui procurerait à la collectivité la majeure partie de l’électricité dont elle a besoin à partir de sources renouvelables (voir la flèche, à droite). Quand la quantité d’énergie disponible dépasse la demande, l’électrolyseur HARP utilise l’excédent pour produire de l’hydrogène. Le gaz est stocké, puis utilisé pour alimenter les piles à combustible dont on se servira lorsque la demande d’énergie augmente ou que les sources d’énergie renouvelables ne suffisent pas à la tâche.

À l’avenir, l’énergie solaire et l’énergie éolienne pourraient ajouter de l’énergie au système HARP, qui procurerait à la collectivité la majeure partie de l’électricité dont elle a besoin à partir de sources renouvelables (voir la flèche, à droite). Quand la quantité d’énergie disponible dépasse la demande, l’électrolyseur HARP utilise l’excédent pour produire de l’hydrogène. Le gaz est stocké, puis utilisé pour alimenter les piles à combustible dont on se servira lorsque la demande d’énergie augmente ou que les sources d’énergie renouvelables ne suffisent pas à la tâche.

Bien que l’électrolyseur ait besoin d’énergie pour produire de l’hydrogène, la beauté du système réside dans le fait qu’il peut fonctionner la nuit, quand la demande d’électricité de la municipalité est à son plus bas. Le système utilise l’excédent d’électricité produit par le barrage. « En somme, c’est de l’énergie gratuite », affirme Shaohong Wu.

L’hydrogène est comprimé puis stocké dans des bombonnes jusqu’à utilisation.

L’hydrogène est comprimé puis stocké dans des bombonnes jusqu’à utilisation.

Dans le projet pilote à l’échelle actuel, la centrale hydroélectrique et le système HARP génèrent environ 2,2 mégawatts (MW) d’électricité – assez pour alimenter un millier d’habitations. Selon Karim Kassam, directeur commercial et de l’expansion de Ballard Power Systems, l’entreprise qui conçoit et fabrique les piles à combustible, le système HARP produit à lui seul environ 100 KW d’électricité. À l’avenir, les énergies éolienne et solaire pourraient s’ajouter au système global.

Première communauté éloignée du Canada à produire de l’électricité grâce à une technologie non polluante, Bella Coola est la preuve qu’une telle approche est réalisable. « On compte de 3 000 à 4 000 collectivités reculées dans le monde. On pourrait littéralement y remplacer les génératrices diesel par des systèmes à piles à combustible sans émissions de gaz à effet de serre, soutient M. Kassam. À long terme, d’autres municipalités éloignées du Canada troqueront le combustible diesel contre de l’hydrogène. » Fin

Partir du bon pied

Une idée neuve comme substituer les génératrices diesel d’une municipalité par des piles à combustible exige de la planification. Quand les travaux ont débuté, on se demandait, entre autres, comment de telles piles réussiraient à combler la demande d’électricité et de quelle quantité d’énergie on avait besoin.

« Nous avons effectué une analyse et conçu des modèles informatiques à partir des données historiques sur l’électricité produite et utilisée à Bella Coola », explique Shaohong Wu, dont l’équipe de l’Institut d’innovation en piles à combustible du CNRC a participé aux préparatifs.

« En nous fondant sur l’étude de faisabilité et sur l’analyse économique, nous avons proposé quatre options utilisant la technologie HARP. Puis nous avons laissé d’autres partenaires prendre en charge la deuxième phase du projet. »

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