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L’IIPC-CNRC est en train de mettre au point des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) conçues pour les applications suivantes :
- Production combinée de chaleur et d'électricité (CHP)
- Groupes auxiliaires d’énergie
- Gazéification de la biomasse intégrée aux piles à haute température
- SOFC (Piles à combustible à oxyde solide)
Production combinée de chaleur et d’électricité (CHP)
Les systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité (CHP) pour l’électricité résidentielle et le chauffage offrent les meilleures possibilités d’application commerciales des SOFC. Ces piles combustibles à haute température sont conçues pour convertir en électricité le gaz naturel ou le propane, qui alimentent déjà la plupart des foyers, et pour transformer la chaleur « résiduelle » en énergie de chauffage, selon un concept appelé « cogénération ». Les grands avantages de cette application des SOFC sont la sécurité, le bruit faible et les coûts modiques de l’énergie électrique, ainsi que la très grande durabilité et le respect de l’environnement. Le rendement du combustible consommé par la cogénération peut dépasser 70 % pour les systèmes résidentiels. Par ailleurs, la combinaison de chaleur et d’électricité ne produit que de l’eau et de faibles quantités de dioxyde de carbone.
Groupes auxiliaires d’énergie (APU)
Les groupes auxiliaires d’énergie (APU) basés sur les SOFC fournissent de l’électricité sur demande aux grands véhicules (p.ex. camions, bateaux, trains, avions, etc.) plus efficacement qu’un générateur classique à combustion interne (ICE). Ces groupes auxiliaires utilisent le même combustible que la plupart des ICE (c.-à-d. au diesel ou à l’essence), avec un reformeur interne qui décompose le combustible en hydrogène et méthane. Une fois le combustible réformé, la pile SOFC le transforme directement en électricité par des réactions chimiques, sans pièces mobiles ni combustion. Résultat : ces groupes auxiliaires basés sur des piles SOFC sont très fiables et très silencieux; et leur rendement énergétique est voisin de 50 % (contre 30 % pour les générateurs à combustion interne). Ils ne dégagent que de l’eau et environ la moitié de la quantité de dioxyde de carbone d’un générateur ICE.
Intégration de la gazéification de la biomasse aux piles à haute température
Les piles SOFC sont des sources d’énergie tranquille, durable, propre et très efficace, qui peuvent distribuer toute l’énergie nécessaire à de vastes agglomérations. Le meilleur combustible de ces piles est le gaz de synthèse, qui contient un mélange d’hydrogène et de méthane tiré de la biomasse : bois, cultures, déchets urbains ou agricoles. La biomasse est déjà très abondante sous forme de déchets, et peut être récoltée à bas prix. Grâce à cette technologie, les « déchets de la biomasse » pourraient rapporter de l’argent et fournir du gaz de synthèse non polluant. La gazéification exige de l’énergie, généralement sous forme de chaleur. Pour optimiser l’efficacité d’un système à piles SOFC, on peut l’intégrer à un centre de traitement de la biomasse pour satisfaire tous les besoins de chauffage et d’électricité au moyen de la cogénération. En outre, le surplus d’électricité produit par les SOFC peut alimenter le réseau électrique de l’agglomération.
Les piles SOFC et les turbines
L'ajout d'une microturbine ou d'une turbine à un système SOFC de production d'électricité peut accroître le rendement énergétique de plus de 70 %. Une turbine consume le résidu laissé par l’oxydation du combustible initial du système (hydrogène ou méthane) pour générer la puissance supplémentaire. En outre, en faisant passer le gaz d’échappement final à haute température à travers un échangeur de chaleur, on peut accroître le rendement énergétique de plus de 80 %. Siemens AG fabrique actuellement des systèmes hybrides SOFC-turbines à gaz. Plusieurs autres sociétés offrent des générateurs semblables sur le marché.
