Concept artistique d’une installation de réacteur à échelle réduite
NuScale Power a publié les résultats d’une nouvelle évaluation qui indique qu’un seul petit module nucléaire NuScale Power (NPM) pourrait produire économiquement près de 50 tonnes d’hydrogène combustible par jour. L’étude, menée à l’origine par le laboratoire national de l’Idaho, indique que l’amélioration de la puissance du NPM lui permet de produire 20 % d’hydrogène en plus à partir de l’eau qu’auparavant.
La perspective d’une économie de l’hydrogène suggère une alternative prometteuse aux sources d’énergie conventionnelles basées sur les combustibles fossiles. Par exemple, une voiture à hydrogène qui brûle le gaz dans une pile à combustible pour produire de l’électricité aurait l’empreinte écologique et sans émissions d’une voiture électrique, mais sans les banques de batteries peu écologiques, les temps de charge lents et l’autonomie limitée.
Cependant, l’infrastructure de l’hydrogène souffre d’un problème majeur. Contrairement aux combustibles fossiles, l’hydrogène n’existe pas dans des gisements exploitables comme le gaz naturel. Il doit être extrait de molécules plus complexes en utilisant de grandes quantités d’énergie. En fait, 95 % de l’hydrogène produit dans le monde aujourd’hui provient directement des combustibles fossiles, la plus grande partie étant fournie par le reformage du méthane à la vapeur, où un mélange de vapeur et de gaz méthane est mis sous haute pression en contact avec un catalyseur au nickel, pour produire de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et une petite quantité de dioxyde de carbone.
Schéma d’un module de puissance à l’échelle Nu
Partout dans le monde, les scientifiques et les ingénieurs ont cherché des moyens de contourner ce problème en créant de nouveaux catalyseurs ou des moyens de séparer l’eau en molécules d’hydrogène et d’oxygène en utilisant la lumière du soleil pour alimenter un processus d’électrolyse ou pour fournir de la chaleur afin de séparer les molécules d’eau à haute température. Le problème est que les centrales solaires à hydrogène ne peuvent fonctionner que par temps ensoleillé, qu’elles ne sont pas à l’échelle et qu’elles ont une empreinte immobilière considérable.
Une centrale proposée par l’université du Colorado, par exemple, utiliserait cinq tours de 223 mètres de haut illuminées par deux millions de mètres carrés de miroirs héliostatiques dans une usine couvrant 485 hectares. Pour tout cela, elle produirait 100 tonnes d’hydrogène par jour.
Ces chiffres suggèrent que la centrale solaire est deux fois plus productive qu’un NPM, mais NuScale affirme que ses modules nucléaires sont conçus pour passer à l’échelle supérieure en ajoutant autant de réacteurs nucléaires construits en usine que nécessaire sur un site. Selon la nouvelle étude, un seul module produit 250 MW de chaleur ou 77 MW d’électricité. Un, cinq, une douzaine ou plus de ces réacteurs pourraient être installés sur un site plus petit qu’une centrale électrique classique et situés presque partout.
Un NPM (à droite) à côté d’une enceinte de confinement nucléaire conventionnelle pour la mise à l’échelle
La méthode que NuScale utilise pour produire de l’hydrogène est basée sur la vapeur surchauffée et l’électricité. L’eau est chauffée à une température de 300 °C par le réacteur, puis la température de la vapeur est portée à 860 °C en utilisant 2% (environ 1,8 MW) de la production électrique du réacteur. Celle-ci est ensuite soumise à un système d’électrolyse de vapeur à haute température qui fonctionne comme une pile à combustible en sens inverse. En pompant l’énergie thermique dans le système, l’eau se décompose en hydrogène et en oxygène au lieu de combiner les gaz dans l’eau pour en extraire de l’énergie.
Selon NuScale, le processus est compétitif en termes de coût et, en utilisant des réacteurs nucléaires qui produisent également de l’électricité, les petits réacteurs modulaires peuvent être mis en service et hors service pour produire de l’hydrogène lorsque la demande d’électricité fluctue. En outre, la société basée dans l’Oregon estime qu’une seule NPM permettrait de réduire les émissions de dioxyde de carbone de 168 000 tonnes par an.
NuScale n’a pas expliqué pourquoi un petit réacteur nucléaire devrait être utilisé pour la production d’hydrogène plutôt qu’un réacteur conventionnel plus grand, mais il s’agit probablement d’une question d’économie où un petit réacteur pourrait être utilisé pour la production d’hydrogène à un prix abordable alors qu’un réacteur plus grand et plus cher ne pourrait pas l’être.
« La capacité de notre NPM à produire maintenant encore plus d’hydrogène propre, dans une empreinte plus petite, est un autre exemple de la façon dont la technologie de NuScale peut aider à décarboniser divers secteurs de l’économie tout en fournissant des flux de revenus supplémentaires aux clients », déclare le Dr José Reyes, directeur de la technologie et co-fondateur de NuScale Power. « Associée à notre conception éprouvée, à notre sécurité inégalée et à nos capacités de suivi de charge, cette analyse démontre une fois de plus que la conception de NuScale est la référence pour répondre à la demande de solutions innovantes aux besoins énergétiques mondiaux ».
