La révolution de l’ascenseur à hydrogène

Une première mondiale dans Hydrogenium : le premier ascenseur à hydrogène, autonome, alimenté par le soleil et l’eau, chez Otis qui l’a testé avec le CNRS. Tribune libre des deux responsables du projet.

Non, ce n’est pas un rêve mais déjà une réalité ! Otis vient de mettre au point dans son usine de Gien (45) le prototype d’un ascenseur à hydrogène en vue de concevoir de futurs appareils hybrides, autonomes et écologiques et ainsi franchir un pas supplémentaire vers la diversification des sources d’énergies alternatives. Une première démonstration d’ascenseur à hydrogène a été organisée le 5 juillet 2017 sur le site de la société Otis à Gien (45). Ce résultat est le fruit d’une collaboration avec le GREMI, groupe de recherche sur l’énergétique des milieux ionisés (laboratoire mixte du CNRS et de l’Université d’Orléans), ainsi qu’avec le CRESITT, centre de ressources technologiques en électronique. Depuis 2016, le GREMI et le CRESITT travaillent en partenariat avec la société Otis pour développer cette technologie en vue de concevoir un ascenseur hybride et autonome pouvant être déconnecté de l’alimentation du réseau et le plus écologique possible. Alain Simonot a rappelé l’excellence du centre giennois où une centaine de personnes travaille sur de nouveaux produits.

C’est dans le cadre du projet SAPAC (système autonome à pile à combustible et photovoltaïque), qu’un dispositif a été développé, couplant une pile à combustible avec la production et le stockage d’hydrogène. Ce dispositif a été adapté aux besoins d’un ascenseur avec un prototype à l’échelle 1, permettant un stockage de 5 kWh électriques pour 100 kg (contre 300 kg pour l’équivalent en batteries au plomb, 2 fois plus volumineuses !). Ceci fournit à l’ascenseur une autonomie d’une journée en fonctionnement. Une interface de gestion choisit automatiquement la source d’électricité à utiliser, le réseau, la pile à combustible ou les panneaux solaires. La pile à combustible est un système de production d’énergie, sans combustion. Elle est alimentée en hydrogène et exploite l’oxygène de l’air. La pile produit du courant électrique, par réaction électrochimique entre ces éléments. Elle rejette uniquement de la vapeur d’eau et de la chaleur. Ce système est une source d’énergie propre.

Son principe de fonctionnement est le suivant : L’anode est chargée en hydrogène (H₂) provenant d’un réservoir et la cathode est chargée d’oxygène (O₂), provenant généralement de l’air. Dans l’anode, les molécules d’hydrogène se dissocient au contact d’un catalyseur (généralement du platine). Pendant que les ions H⁺ migrent dans l’électrolyte, les électrons circulent dans un circuit externe afin de produire un courant électrique continu. Dans la cathode, on retrouve les électrons, les ions H⁺ et l’oxygène qui se combinent pour former de l’eau. La réaction produit également de la chaleur qui peut être récupérée. Tant que la pile à combustible est approvisionnée en réactifs, le courant électrique continue de circuler.

Le concept est simple : on produit de l’hydrogène par électrolyse puis on le stocke dans des hydrures métalliques (magnésium par exemple). 3 000 litres d’hydrogène permettent d’alimenter l’ascenseur pour une journée. Très peu d’eau est nécessaire pour produire l’hydrogène, 30 litres d’eau/an suffisent. L’idée est de stocker l’eau de pluie. Quand l’ensoleillement baisse, la pile à combustible prend le relais des panneaux solaires en restituant l’énergie au fonctionnement de l’appareil. Pour ce démonstrateur, la commande était de pouvoir faire 140 allers-retours par jour, ce qui nécessite deux réservoirs de 1,500 l d’hydrogène. Pour plus d’autonomie, il suffit de rajouter des réservoirs. L’avantage est que ce dispositif est dix fois moins lourd que des batteries et plus durable. Otis envisage d’équiper des bâtiments à basse consommation, des sites isolés ou des zones où le réseau électrique est défaillant et de travailler sur le modèle économique, dans le but d’aboutir à un produit commercialisable.

Alain Simonot est Directeur Exécutif, Recherche et Développement Otis Europe

Christophe Durand est Ingénieur Expert Énergies Renouvelables, Recherche et Développement Otis France