BMW expérimente des brûleurs industriels à hydrogène
© Tom Kirkpatrick/BMW AGBMW a annoncé fin octobre 2022 la mise au point d’un brûleur de petite capacité capable de fonctionner soit à l’hydrogène, soit au gaz naturel, soit avec un mélange des deux. C’est l’une des technologies qui doivent lui permettre de rendre ses usines « résilientes sur le plan énergétique ».
En 2021, BMW a lancé une stratégie de décarbonation à l’horizon 2030. Pour son usine de Leipzig en Allemagne, l’objectif est de réduire les émissions de CO2 de 80 % par rapport à celles de 2019. Pour y parvenir, l’une des pistes consiste à installer des brûleurs de nouvelle génération, mis au point avec la société Saacke.
De petite capacité, ils fonctionnent soit à l’hydrogène, soit au gaz naturel, soit avec un mélange des deux. Ils sont destinés à l’atelier de séchage de la peinture, où une température de 130°C doit être maintenue. Le premier pilote vient d’être installé dans l’usine de Liepzig, a annoncé BMW fin octobre 2022.
« L’un des enjeux était d’adapter la géométrie des brûleurs aux spécificités de l’hydrogène. C’est un gaz très différent du gaz naturel : sa vitesse de circulation est beaucoup plus élevée, son pouvoir calorifique est plus faible, etc. La flamme ne doit jamais toucher le métal des parois du four, quel que soit le gaz utilisé. Nous voulions que les brûleurs soient flexibles et puissent marcher avec les deux gaz. Autre enjeu : la taille. Il n’existait pas encore de brûleur industriel de petite capacité, c’est-à-dire moins de 1 MW, employant de l’hydrogène », note Stefan Fenchel, chef du projet usine verte dans l’usine BMW de Leipzig.
Beaucoup de brûleurs de petite capacité sont utilisés dans le monde industriel. Cette innovation pourra donc intéresser de nombreux secteurs. « Un autre intérêt de cette technologie est sa faible émission d’oxyde d’azote (NO x ) », ajoute Jens Goetze, chef du projet brûleur à hydrogène chez BMW
68 brûleurs à remplacer
Le pilote de Leipzig fonctionne pour l’instant soit à l’hydrogène, soit au gaz naturel. Pour utiliser un mélange, il faudra ajouter un mélangeur. Les brûleurs actuels, qui sont alimentés au gaz naturel, seront remplacés progressivement. En effet, l’atelier de peinture fonctionne 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, et les nouveaux brûleurs ne peuvent être installés que lors des interruptions de production. Il faudra donc plusieurs années pour que les quelque 68 brûleurs en place soient remplacés par cette technologie.
« Nous en aurons installé cinq nouveaux d’ici le début de 2023. L’une des dix lignes de séchage, longue d’environ 100 mètres, sera alors entièrement dotée de ces nouveaux équipements », annonce Stefan Fenchel. L’industriel souhaite comparer les performances de cette ligne de séchage avec celles alimentées au méthane. « En raison notamment de son pilotage électronique fin, nous espérons que la ligne de nouveaux brûleurs sera plus économe en énergie », avoue Stefan Fenchel.
Autre priorité : travailler à améliorer la maintenance et l’exploitabilité des nouveaux équipements. Les brûleurs pilotes permettent aussi à BMW d’aborder toutes les questions relatives à l’emploi d’hydrogène dans l’industrie. « Jusqu’ici, en Allemagne, l’hydrogène n’était utilisé que par le secteur de la chimie. Nous manquons donc de règles pour le type d’application que nous mettons en œuvre : sécurité, maintenance, etc. Nous sommes accompagnés sur ce sujet par l’Institut Fraunhofer IFF de Magdebourg », explique Jens Goetze.
Produire de l’hydrogène
Avec ce nouvel outil, BMW souhaite s’adapter à un avenir énergétique incertain. Pour son approvisionnement en hydrogène, l’industriel envisage de se raccorder au réseau local du gestionnaire de réseau de transport de gaz Ontras d’ici 2024. Il réfléchit aussi à ouvrir sa propre unité de production d’hydrogène vert d’ici 2025. « Notre but est que notre usine soit résiliente sur le plan énergétique. Nous devons pouvoir supporter le passage d’une forme d’énergie à l’autre, en fonction des possibilités d’approvisionnement et des coûts de l’énergie. Pour cela, nous utiliserons trois formes d’énergie verte dans l’usine : du biométhane, de l’électricité verte et de l’hydrogène vert », indique Stefan Fenchel.
L’usine de Leipzig possède déjà depuis plusieurs années une flotte de 130 chariots élévateurs à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène. À ceci s’ajoutent quatre éoliennes implantées sur le site (10 MW de puissance cumulée), ainsi qu’une ferme de stockage de l’électricité regroupant jusqu’à 700 batteries haute tension de seconde vie issues de véhicules BMW.
Les brûleurs viennent donc compléter cette stratégie, qui va plus loin que le seul objectif de substitution du gaz naturel par l’hydrogène.
Et les brûleurs de Toyota ?
Toyota avait annoncé en 2018 avoir mis au point « le tout premier brûleur à hydrogène destiné à tout type d’usage industriel, en partenariat avec Chugai Ro », et l’avoir installé sur une ligne de forge. Tout comme pour ceux de Saacke, ce brûleur devait fonctionner à l’hydrogène tout en limitant les émissions de NOx .
Les choix technologiques pour parvenir à cet objectif étaient différents. Selon BMW, la principale dissemblance entre les deux systèmes serait la capacité à utiliser un mélange de méthane et d’hydrogène. « La “percée” des systèmes Saacke est que l’on peut brûler n’importe quel rapport méthane/hydrogène ainsi que de l’hydrogène pur sans compromettre les performances ou la sécurité », rappelle Jens Goetze, chef du projet brûleur à hydrogène chez BMW. Toyota n’a pas donné suite à nos demandes d’interview.
