La production d’hydrogène par électrolyse alimentée par de l’électricité verte pour la synthèse de l’ammoniac est une solution efficace pour intégrer à grande échelle l’énergie renouvelable éolienne et solaire tout en résolvant le problème de la pénurie de carburants et de produits chimiques verts. Un système de fonctionnement bimodal intégré, utilisant la récupération de chaleur résiduelle de la synthèse de l’ammoniac avec une électrolyse PEM alimentée par éolien et solaire pour la production d’hydrogène et la veille thermique, a été proposé afin d’éviter les démarrages et arrêts fréquents de l’électrolyseur et de gérer rationnellement les pertes de chaleur du procédé de synthèse de l’ammoniac. Les résultats montrent que le système bimodal permet de réduire considérablement le temps de démarrage de l’électrolyseur : un démarrage à froid à 25 °C d’un électrolyseur de 951 kW prend 512 s, alors qu’un démarrage à chaud en mode veille à 47,5 °C ne nécessite que 274 s ; en mode veille thermique, seul le pompage de l'eau consomme de l'électricité, la puissance de consommation par unité de production d’hydrogène étant de 0,49 kW ; le sous-système de stockage thermique à double réservoir, contenant 10,8 tonnes d’huile caloporteuse Dowtherm-G, absorbe la chaleur des gaz résiduels de synthèse d’ammoniac à un débit de 3 kg/s en mode stockage, permettant de remplir le réservoir thermique en 1,00 h, et en mode décharge utilise un débit de 0,64 kg/s pour chauffer l’eau d’alimentation de l’électrolyseur, maintenant l’état de veille thermique pendant 4,68 h. De plus, les bénéfices générés par le fonctionnement bimodal hydrogène/veille thermique dépassent les investissements dans le sous-système de stockage thermique, démontrant une bonne rentabilité économique.

synthèse d’ammoniac; ammoniac vert; électrolyseur PEM; veille thermique; valorisation de la chaleur résiduelle; performances dynamiques; rentabilité économique