BUSINESS CASE – Comparez l’option de stockage d’hydrogène et les options de stockage par batterie pour 500 maisons dans un village.
De nos jours, pour maintenir l’approvisionnement de notre réseau énergétique, tout en ayant une croissance prévisionnelle sur les besoins en électricité, nous devons décentraliser le réseau. Ces besoins de décentralisation seront montrés dans un autre cas, mais il existe déjà une littérature assez abondante à ce sujet. Il existe de multiples méthodologies pour décentraliser la production d’énergie, mais 1 point est commun. Il s’agit de la nécessité de stocker et de récupérer l’énergie stockée. Toutes les méthodologies de stockage ont leurs avantages et leurs inconvénients, voici un petit récapitulatif sur les principaux stockages d’énergie :
Certes, il est étrange de voir que le diesel ou le GPL est un stockage d’énergie, mais c’est le cas. Et c’est aussi important car avec certaines méthodes, nous pourrions recréer du gaz de méthanique à partir du CO2, afin que nous puissions stocker de l’énergie. Dans notre cas, nous voulons comparer le stockage à base d’hydrogène avec le stockage à base de batterie. Pour la technologie, nous utiliserions une technologie d’hibride métallique pour stocker l’hydrogène, ce qui est le moyen le plus sûr de stocker l’hydrogène de nos jours. Cette technologie utilise des particules métalliques, qui absorbent l’hydrogène gazeux.
Entreprise technologique suisse, GRZ-technologies( https://grz-technologies.com/ ) a développé une méthodologie performante. Ils ont créé une méthode, où via l’absorption de l’hydrogène par l’hybride métallique, ils peuvent stocker dans 6 bars, 1000 bars équivalent à l’hydrogène. C’est un moyen très sûr et efficace de stocker l’énergie.
Dans le cas suivant, nous avons étudié un scénario de mise en place d’un stockage d’hydrogène dans un village qui a un approvisionnement énergétique mixte. Nous étudions le retour sur investissement financier et l’autonomie possible d’un système à base d’hydrogène par rapport à un système à base de batterie.
1. Hypothèses de base :
- Tous les habitants du village disposent d’une installation solaire sur réseau et ils sont prêts à vendre leur énergie solaire d’accès, nous considérons qu’en moyenne, tous les ménages disposent d’une installation photovoltaïque de 30 m2 sur le toit. Le rendement moyen est de 85 % du potentiel solaire maximal dans la plaine suisse autour de Lausanne. ( cela donne une bonne moyenne européenne continentale )
- Les investissements ne sont pris en compte que pour l’installation du stockage, aucun investissement lié au réseau ou à la distribution n’est comptabilisé (ils doivent être faits de toute façon, et seront pris en charge par le propriétaire du réseau)
- Nous avons pris en compte le coût de maintenance du système dans les simulations.
- Le stockage par batterie a été envisagé sans pertes (pour la simplicité du modèle) tandis que l’hydrogène a un rendement de 60% en considérant l’énergie solaire entrante par rapport à l’énergie récupérée en électricité.
- La distribution des technologies d’eau chaude et de chauffage des maisons est définie comme suit :
I. Analyse:
Notre analyse tente de comparer les options équivalentes aux coûts. L’objectif n’est pas l’indépendance totale vis-à-vis du réseau électrique, mais l’évaluation financière de 2 philosophies de stockage et l’augmentation de l’indépendance. Stockage décentralisé sur batterie par rapport au stockage centralisé par batterie à base d’hydrogène. L’investissement a atteint 10.000 CHF / maison, ce qui est toujours considéré comme abordable dans un petit budget de village. Aucune incitation de l’État ou de l’UE n’est prise en compte.
Nous partons du niveau des prix de la situation actuelle du marché. Actuellement, le prix de rachat de l’énergie solaire est considéré comme 14 cts / Kwh et le prix de vente de 0,32 cts / Kwh. Ensuite, nous augmentons le prix de vente de l’énergie de 10% à chaque étape jusqu’à +50%. Nous appliquons l’effet inverse sur le prix d’achat de l’énergie solaire solaire. Réduction de 10% à chaque étape jusqu’à moins 50%.
Nous n’envisageons aucun achat d’énergie sur le réseau électrique, afin de garder l’accent sur le modèle de stockage de l’énergie solaire, mais il s’agit d’une opportunité claire.
Option 1 : si toutes les installations solaires sur le réseau sont équipées d’un stockage local de 10 Kwh. Cela augmenterait l’indépendance énergétique.
Option 2: We consider no attached solar installation, but hydrogen storage would buy available energy from the village solar installations and resell it to the users when needed.
II. Conclusion:
Nous examinerons d’abord la situation du point de vue du retour sur investissement, puis nous examinerons les flux de trésorerie. Pour le retour sur investissement, nous divisons simplement les bénéfices annuels avec le coût d’investissement. Nous ne comptons pas de retour sur investissement réduit, nous n’incluons aucun coût de maintenance extraordinaire. Nous analysons cela plus tard dans le cadre des flux de trésorerie. L’objectif du retour sur investissement est de comprendre le potentiel de retour sur investissement de haut niveau.
En général, nous pouvons dire que plus il y a une différence entre le tarif de rachat de l’énergie solaire sur le marché (prix de rachat) et le prix de vente moyen de l’énergie, plus le retour sur investissement est court. Le marché suisse suit lentement l’évolution des prix de l’énergie en Europe, mais nous pouvons constater que les grandes économies offrent déjà un terrain favorable à un investissement similaire.
Simplifions le graphique, et n’examinons que la tendance avec la différence entre le tarif de rachat et le prix de l’électricité :
Cela montre qu’une différence de prix entre le prix d’achat de l’énergie solaire et le prix de vente de l’énergie a une différence de 0,2 cts/kWh, le retour sur investissement est inférieur à 10 ans. Une fois que ce double retour sur investissement tombe à la moitié, ce qui est déjà le cas en Allemagne et en Italie. ( Sur la base des données statistiques de l’UE de 2023 )
CASH-FLOW de 25 ans
L’examen de la situation du point de vue des flux de trésorerie est très important, car un retour sur investissement de 10 ans peut ne pas montrer l’impact des coûts de retransport importants qui peuvent le faire après la période de 10 ans. De ce point de vue, nous supposons que les batteries solaires doivent être remplacées tous les 9 ans et, alors que pour l’hydrogène, il y a un coût de maintenance continu.
C’est là que l’hydrogène est très intéressant, il montre un fort cash-flow positif sur un investissement initial de 5000 K CHF. Les batteries sont nettement pires car elles nécessitent une remise à neuf continue tous les 9 ans dans notre modèle.
1. Possibilités
Ce modèle se concentrait uniquement sur l’achat d’énergie solaire disponible sur le marché et comparait le stockage dans l’hydrogène par rapport au solaire. Bien qu’il existe de nombreuses opportunités non étudiées dans le modèle qui pourraient être étudiées plus en détail :
- Utiliser un système pour stocker non seulement l’énergie solaire, mais aussi toute énergie excédentaire disponible => cela améliorerait le retour sur investissement pour les deux scénarios.
- Utiliser l’hydrogène pour produire de l’hydrogène pour la mobilité (voitures, bus, tracteurs, etc.) = > cela améliorerait le retour sur investissement de l’hydrogène
- Utiliser la chaleur résiduelle du système d’hydrogène pour fournir de l’eau chaude ou du chauffage à distance, cela améliorerait la récupération d’énergie du système d’hydrogène, mais comme le coût supplémentaire du système ne permettrait pas de réaliser d’économies supplémentaires
- Utiliser l’hydrogène pour mélanger au gaz naturel localement => jusqu’à 20 % L’hydrogène peut être mélangé aux réseaux de gaz naturel sans qu’aucun réglage majeur du brûleur ne soit nécessaire. Cela pourrait augmenter l’utilisation de l’énergie verte en général et améliorer le retour sur investissement. Bien que dans le modèle, le gaz naturel ait été considéré comme ~15% du mix énergétique total.
- Utiliser l’hydrogène pour le vendre comme une marchandise. => aurait besoin de plus de modules, mais sur la base du marché ouvert à l’achat, cela pourrait améliorer le retour sur investissement.
De manière générale, il est clair que les investissements dans l’hydrogène sont l’avenir, tant pour l’industrie que pour les ménages, afin d’accroître l’utilisation de l’énergie verte dans le mix énergétique. Cette étude montre qu’il existe de multiples scénarios en Europe où le retour sur investissement est attractif et le marché suisse suivra très probablement cette tendance. Pour plus de questions ou de commentaires, n’hésitez pas à commenter ou à contacter l’auteur de cette étude @ norbert.nemes@voltaswiss.ch. Voltaswiss ( www.voltaswiss.ch ) assure l’ingénierie et l’exécution de projets solaires et hydrogène en Suisse, en Europe ou dans le monde.