Production d’hydrogène vert au Maroc: Quelle technologie est la plus adaptée à différents niveaux de pénétration renouvelable?

L’électrolyse de l’eau, en particulier l’électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM) et l’électrolyse alcaline, est une méthode largement utilisée pour produire de l’hydrogène à partir d’énergies renouvelables. En effet, l’énergie renouvelable est utilisée pour alimenter le processus d’électrolyse, qui sépare l’eau en hydrogène et en oxygène. D’autres technologies telles que la gazéification de la biomasse, qui convertit la biomasse en un mélange de gaz contenant de l’hydrogène, et la thermolyse solaire, qui utilise l’énergie solaire pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène, sont également en développement [1].

La question posée concerne l’identification de la technologie d’énergie renouvelable la plus appropriée pour produire de l’hydrogène vert au Maroc. Il n’y a pas de réponse unique à cette question, car cela dépend de divers facteurs tels que la disponibilité des ressources, la corrélation intra-journalière et saisonnière de la production avec la consommation, le coût, la complémentarité spatio-temporelle de la technologie en question avec les autres technologies renouvelables mis en place, l’impact du changement climatique sur la production [2], mais aussi la durabilité environnementale et la maturité technologique [3]. La technologie d’énergie renouvelable la mieux adaptée pour produire de l’hydrogène vert peut également varier en fonction du niveau de pénétration des énergies renouvelables dans un système énergétique donné [2].

Une analyse approfondie de ces facteurs est nécessaire pour déterminer quelle technologie renouvelable serait la plus appropriée pour répondre à la demande croissante d’hydrogène vert au Maroc tout en maximisant l’utilisation des ressources renouvelables du pays et tout en diminuant
la dépendance à la production d’énergie fossile, ce qui permettrait de réduire les coûts liés à l’intégration du renouvelable et les émissions associées aux services d’équilibrage nécessaires pour la production conventionnelle. Le travail de recherche mené dans le cadre de ma thèse [2] propose différents scénarios pour l’intégration à grande échelle de l’éolien onshore avec le solaire photovoltaïque (PV) et concentré (CSP) sans ou avec différentes capacités de stockage par batterie ou thermique.

Le travail évalue différentes hypothèses de pénétration renouvelable, l’impact de différentes configurations de stockage, l’effet des coûts d’investissement, d’opération, et de maintenance sur cette intégration, en analysant comment ces sources d’énergie peuvent se compléter sur le plan spatial et temporel dans le climat actuel et futur caractérisé par le réchauffement climatique. La thèse identifie également les zones géographiques propices à chaque source d’énergie. Une telle analyse pourrait aider à prendre une décision éclairée dans le contexte de la production d’hydrogène vert au Maroc.

En effet, compte tenu des conditions géographiques favorables du Maroc, les technologies solaires (PV et CSP) et éoliennes sont généralement considérées comme les plus prometteuses. Le Maroc bénéficie d’un ensoleillement abondant tout au long de l’année et d’un excellent potentiel éolien, en particulier dans les régions côtières et montagneuses [4, 5]. L’électricité produite par ces ressources peut être utilisée pour alimenter des électrolyseurs et produire de l’hydrogène vert.

Il est important de noter que la combinaison de ces deux technologies, solaire et éolienne sans stockage, pourrait être bénéfique pour assurer une production d’hydrogène verte plus constante et fiable, notamment pour des niveaux de pénétration renouvelable faibles [2], car les profils de production solaire et éolienne peuvent se compléter mutuellement.

L’ajout d’un système de stockage par batterie à un système PV ou le stockage thermique au CSP peut aider à atténuer l’intermittence de la faible production d’électricité solaire [2]. L’électricité excédentaire produite pendant les périodes ensoleillées peut être stockée dans les batteries ou les matériaux à changement de phase et utilisée ultérieurement pour alimenter les électrolyseurs et produire de l’hydrogène vert lorsque le soleil est moins présent.

Références

[1] Agyekum, Ephraim Bonah et al. “A Critical Review of Renewable Hydrogen Production Methods: Factors Affecting Their Scale-Up and Its Role in Future Energy Generation.” Membranes 12 (2022).

[2] Ayat-Allah Bouramdane. Scenarios of Large-Scale Solar Integration with Wind in Morocco: Impact of Storage, Cost, Spatio-Temporal Complementarity and Climate Change. Theses, Institut Polytechnique de Paris, October 2021. URL: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03518906

[3] Bouramdane, A.-A., « Hydrogène, Captage et Stockage du CO2 et Sobriété Énergétique : Tour d’Horizon », énergie/mines & carrières, DOI: 10.5281/zenodo.7774592. URL: https://energiemines.ma/hydrogene-captage-et-stockage-du-co2-et-sobriete-energetique-tour-dhorizon/

[4] Bouramdane, A.-A., « Site Suitability of Offshore Wind Energy: A Combination of Geographic Referenced Information and Analytic Hierarchy Process », World Academy of Science, Engineering and Technology (WASET), International Conference on Energy and Environment Research (ICEER), Paris, France. DOI: 10.5281/zenodo.7324191. URL: https://publications.waset.org/ abstracts/157240/pdf

[5] Bouramdane, A.-A., « Spatial Suitability Assessment of Onshore Wind Systems Using the Analytic Hierarchy Process », World Academy of Science, Engineering and Technology (WASET), International Conference on Energy and Environment Research (ICEER), Istanbul, Turkey, DOI: 10.5281/zenodo.7324223. URL: https://publications.waset.org/abstracts/157232/ pdf

Par Ayat-Allah Bouramdane (PhD)
Professeure Assistante au Collège I&A, LERMA, de l’Université Internationale de Rabat (UIR). Ingénieure-chercheure dans le domaine des énergies renouvelables, flexibilité d’énergie (ex., stockage) et variabilité/changement climatique.