WSP
Production d'hydrogène vert et couplage sectoriel
Réduction de CO₂ de 60% avec l'hydrogène vert, à un coût de production comparable au diesel actuel.
Une étude de faisabilité d'hydrogène vert couplant industrie et résidentiel : six variantes optimales au sens de Pareto en moins de 10 minutes.
- Client
- WSP
- Secteur
- Industrie
- Localisation
- Suisse romande
- Type de projet
- Étude de faisabilité hydrogène
- CO₂
- −60% vs référence fossile
- Coûts
- −26% coût du cycle de vie vs référence
- Outils
- Sympheny · Optimisation MILP · Jumeau numérique couplé sectoriellement · Comparaison de Pareto
Évaluer si l'hydrogène vert issu du photovoltaïque sur site pouvait être économiquement viable pour un système industriel et résidentiel réparti sur deux sites.
Modélisation du photovoltaïque, des électrolyseurs, du stockage d'hydrogène, des batteries, de la récupération de chaleur et des références fossiles au sein d'un modèle à couplage sectoriel.
Identification d'une réduction des émissions de CO2 de 60 % et d'une baisse du coût de cycle de vie pouvant atteindre 26 %, avec une production d'hydrogène vert comparable au coût du diesel.
Le défi
WSP (anciennement BG Group) est un bureau d’études et de conseil international actif en Suisse et en France, conseillant ses clients sur des projets d’infrastructure et d’énergie depuis 1954. Pour une étude de faisabilité en Suisse romande, ses ingénieurs devaient déterminer si la production d’hydrogène vert sur site était commercialement viable sur deux sites couplés : un site industriel disposant de 20 000 m² pour des installations PV et hydrogène, et un quartier résidentiel de 14 immeubles collectifs avec 3 200 m² de toiture disponible.
Les deux sites partageraient un réseau thermique, la chaleur fatale des électrolyseurs et des piles à combustible du site industriel pouvant chauffer les bâtiments résidentiels, mais la conception dépendait de dizaines de variables en interaction : dimensionnement du PV, capacité de stockage d’H₂, économie des piles à combustible, demande de carburant de mobilité des camions logistiques et fluctuations saisonnières de l’offre renouvelable. Les méthodes traditionnelles de comparaison de variantes ne pouvaient pas capturer ces interactions à la résolution requise par l’étude.
Comment Sympheny a été utilisé
Les ingénieurs de WSP ont construit dans Sympheny un jumeau numérique du système intégré industrie-résidentiel, en y intégrant leurs données économiques et de performance internes issues de projets antérieurs d’hydrogène, de stockage, de multi-énergie et de mobilité. Ils ont configuré une référence fossile (camions diesel, chaudières à mazout, électricité du réseau) pour ancrer la comparaison. L’algorithme de Sympheny a ensuite évalué le système biparti de manière holistique et renvoyé plusieurs variantes de conception optimales au sens de Pareto en moins de dix minutes.
- Jumeau numérique couplé sectoriellement : a modélisé la logistique industrielle, la chaleur résidentielle, l’électricité et l’hydrogène comme un seul système connecté, le réseau thermique reliant les deux sites.
- Six variantes optimales : a fait émerger six configurations de conception optimales au sens de Pareto couvrant le compromis coûts-émissions, plus la référence fossile pour l’étalonnage.
- Feuille de route vers le quasi-zéro : a quantifié les ressources renouvelables supplémentaires et les coûts incrémentaux nécessaires pour aller au-delà de la réduction de 60% vers des émissions quasi nulles.
Les deux sites couplés modélisés dans Sympheny : un hub industriel pour la production d’hydrogène et le carburant de mobilité lourde, et un hub résidentiel pour les bâtiments, reliés par un réseau thermique et un micro-réseau.
Résultat
La conception optimale réduit les émissions en équivalent CO₂ de 60% par rapport à la référence fossile tout en restant compétitive en coûts : les coûts du cycle de vie se situent jusqu’à 26% en dessous du système de référence. Remplacer 60 à 70% du diesel par de l’hydrogène vert produit à partir du PV sur site est la configuration qui fait le plus de sens économique pour ces deux sites, et le coût de production de cet hydrogène, capital de l’électrolyseur, du compresseur et du stockage inclus, est comparable au prix du diesel actuel.
La logique saisonnière que le modèle a fait apparaître est concrète : en été, l’électricité PV excédentaire du site résidentiel s’écoule vers le site industriel pour produire de l’hydrogène, tandis que la chaleur fatale de la production d’H₂ fournit de l’eau chaude en retour aux immeubles collectifs ; en hiver, le PV résidentiel sert la demande directe d’électricité et de pompe à chaleur, tandis que le site industriel puise dans l’H₂ stocké comme carburant. Le système intégré offre une autosuffisance complète pendant au moins 15% de l’année. WSP dispose également d’une feuille de route directionnelle vers des émissions quasi nulles, avec le déploiement renouvelable supplémentaire et l’incrément de coût quantifiés.
Six variantes de conception optimales comparées à la référence fossile. Les configurations les plus attractives économiquement réduisent les émissions de 60 à 70% par rapport à la référence.
Réduction de CO₂ de 60% avec des coûts du cycle de vie jusqu'à 26% inférieurs au système de référence. Remplacer 60 à 70% du diesel par de l'hydrogène vert produit à partir du PV sur site est la configuration la plus attractive économiquement, et le coût de production de cet hydrogène est comparable au diesel actuel.
Sympheny permet une approche holistique de l'optimisation énergétique. Nous avons pu étudier davantage de solutions possibles en moins de temps. C'est particulièrement utile pour les premières phases de planification et le conseil stratégique.
