Jaunes, verts, bleus, rouges.... Les grands tuyaux multicolores qui sillonnent l'espace donnent au lieu un air contemporain. Nous ne sommes pas au centre Pompidou, mais dans la vaste halle d'essai de 7.000 mètres carrés du Lab Crigen, le centre de recherche corporate d'Engie, inauguré à Stains (Seine-Saint-Denis) en septembre dernier. Sur place, ces grands conduits acheminent l'eau, l'azote et l'air indispensables aux expérimentations des quelque 250 chercheurs qui planchent sur les nouvelles technologies de la transition énergétique.
"C'est le principal centre de recherche du groupe", précise Adeline Duterque, directrice du Crigen, qui a fait de l'hydrogène propre l'une de ses grandes priorités. Les gaz verts, parmi lesquels figure l'hydrogène bas carbone, représentent ainsi plus de la moitié de l'activité du centre.
"Notre mission consiste à accompagner les projets de R&D du groupe sur toute la chaîne de valeur de l'hydrogène, de la production aux usages, en passant par la question des transports et du stockage", explique Secil Torun, responsable du laboratoire hydrogène, qui regroupe une trentaine de chercheurs.
Plusieurs millions pour la recherche sur l'hydrogène
Alors que le développement de l'hydrogène décarboné fait l'objet d'une vive compétition internationale, la recherche apparaît en première ligne dans cette bataille pour l'essor de la molécule verte. "On est dans une course à l'échelle mondiale, les jeux ne sont pas faits!", a récemment rappelé le CNRS, qui a lancé, début mars, une fédération dédiée, regroupant 270 scientifiques.
Dans cette course à l'innovation, Engie entend bien se positionner dans le peloton de tête. L'ex GDF-Suez consacre, chaque année, plusieurs millions d'euros pour ses recherches sur l'hydrogène vert et multiplie les collaborations avec les startups, les grands industriels et le monde académique.
"Plus Engie se développe comme un acteur qui compte dans cette recherche, plus nous sommes sollicités. Aujourd'hui, on vient nous chercher pour intégrer des consortiums de recherches. Nous avons des moyens d'essais que tout le monde n'a pas", fait valoir Adeline Duterque.
D'ici quelques semaines, la halle accueillera ainsi son propre électrolyseur de 60 kilowatts. Ce dispositif permet de produire de l'hydrogène propre en cassant les molécules d'eau par un courant électrique bas carbone, qui vient séparer les atomes d'oxygène et d'hydrogène. "Il produira quelques dizaines de kilos d'hydrogène par jour pour accompagner nos différents tests", explique Secil Torun.
Expérimenter toutes les technologies de production
Aujourd'hui, 95% de la production mondiale d'hydrogène est générée à partir de combustibles fossiles. Un procédé fortement émetteur de gaz à effet de serre (environ 10 kilos de CO2 sont émis par kilo d'hydrogène produit). Pour atteindre la neutralité carbone en 2050, la France mise donc sur la production d'hydrogène vert ou bas carbone. Elle privilégie dans cette optique la production par électrolyse de l'eau.
Mais dans son laboratoire de recherche, Engie ne veut mettre aucune technologie de côté et expérimente d'autres procédés de production. "Nous avons une vision très large des technologies de production. Et nous regardons tout ce qui peut favoriser le développement de l'hydrogène bas carbone", explique Secil Torun. Ses équipes s'apprêtent ainsi à recevoir le réacteur de la start-up H2site, dans laquelle Engie a investi. Sa technologie brevetée permet de produire, de manière décentralisée, de l'hydrogène à partir notamment du biométhane.
Sur le toit du Crigen, Engie va également expérimenter la technologie d'une start-up américaine, qui couple des cellules photosensibles et un électrolyseur alcalin. Un dispositif capable donc de capter l'énergie solaire mais aussi de la transformer en hydrogène par électrolyse. Plus besoin alors d'avoir des panneaux photovoltaïques classiques d'un côté et un électrolyseur de l'autre. "Nous avons développé la technologie dans le cadre d'un partenariat exclusif ", précise Secil Torun. Une centaine de panneaux, fabriquée sur le site, sera installée sur la toiture du centre de recherche. Sur place, des fours et des bancs d'essais ont permis de fabriquer, d'optimiser et de tester les cellules en question.
De l'hydrogène pour produire de la chaleur
Un peu plus loin, une demi-douzaine de parallélépipèdes se succèdent sur des tables. "Ce sont des piles à combustible (PAC), qui permettent de transformer l'hydrogène en électricité", décrit la responsable du laboratoire. Ses équipes étudient comment ces PAC pourraient être utilisées pour remplacer des groupes électrogènes polluants, aujourd'hui utilisés comme source d'alimentation en électricité de secours par des structures comme les data centers. "Nous ne fabriquons pas de PAC, mais nous en avons acheté quelques-unes pour tester leurs limites de fonctionnement grâce à notre banc de test, qui permet de simuler différents profils d'injections d'hydrogène", explique la spécialiste de la molécule verte.
Un peu plus tard dans l'année, le Crigen s'équipera d'une PAC de micro-cogénération afin de produire à la fois de l'électricité et de la chaleur dans le cadre du projet de recherche franco-allemand LivingH2. "Le dispositif nous permettra de produire 25% de la chaleur du site et de couvrir 10% des besoins en électricité", précise Secil Torun. Objectif : "dérisquer" cette technologie pour qu'elle puisse ensuite être employée comme alternative à d'autres dispositifs, à l'image des pompes à chaleur.
Faciliter le déploiement de l'hydrogène dans l'industrie
Au fond de la halle, trônent d'énormes chaudières industrielles. L'objectif ici est d'étudier le comportement de la combustion sur ces appareils avec des mélanges hydrogène/gaz naturel pour favoriser le déploiement de l'hydrogène dans des environnements industriels, où la qualité des procédés est très importante.
Dehors, un container de la start-up grenobloise Sylfen, fait également l'objet d'expérimentations poussées. Il s'agit d'une solution de stockage du surplus d'électricité photovoltaïque. L'électricité qui n'est pas consommée est transformée en hydrogène, grâce à un électrolyseur réversible, qui permet ensuite de restituer l'électricité lorsque la production ne couvre pas tous les besoins. "Nous avons acheté un module de Sylfen dans sa version alpha. Nous l'avons testé au Engie Lab Crigen. Nous sommes désormais impliqués aux côtés de Sylfen dans la démonstration d'un système de taille supérieure dans le cadre du projet européen Reflex", explique Secil Torun. Objectif : démontrer que ce système est une solution économiquement viable, notamment pour les usages d'autoconsommation industrielle.
"Le plus gros défi de la recherche sur l'hydrogène est la réduction des coûts sur toute sa chaîne de valeur. L'autre grand objectif est d'accompagner le développement de nouveaux usages", rappelle la responsable du laboratoire.
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ENCADRÉ - LES CHIFFRES CLES DU CRIGEN
- Entre 200 et 250 chercheurs
- 37% de femmes
- 24 nationalités représentées
- Une vingtaine de projets de recherche européens en cours
- Une centaine de brevets actifs
- 35 millions d'euros de budget annuel
- Une halle d'essai de 7.000 m2 (intérieur et extérieur) composée de 9 laboratoires
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