Hydrogène Vert - Une recherche interdisciplinaire, multidimensionnelle et à visée méthodologique pour des réseaux flexibles et optimisés – GrHyFONDDOR

L'hydrogène vert constitue un vecteur clé de la transition énergétique et de la décarbonisation de nos sociétés, selon les multiples feuilles de route « énergie » et plans nationaux visant la neutralité carbone d'ici 2050. Pour que l'hydrogène joue un rôle important dans le futur bouquet énergétique, ses coûts doivent baisser, ce qui implique une optimisation de la conception et de l'exploitation de ses infrastructures. L'objectif de ce projet est de traiter la conception et la gestion des systèmes d'hydrogène vert dans le cadre d'une approche dynamique et intégrée, combinant ingénierie, mathématiques, et économie.

Le projet ciblera en particulier l’usage de l'hydrogène dans les transports, qui nécessite de grandes quantités de carburant propre pour décarboniser en profondeur ce secteur. L'hydrogène est ainsi reconnu comme l'une des technologies zéro émission les plus prometteuses pour les futurs avions. Les hubs ou vallées de l'hydrogène sont perçus comme un moyen pour stimuler l’émergence des infrastructures hydrogène en exploitant les économies d'échelle dans des lieux stratégiques tels que les ports et les aéroports (e.g. Hyport en Occitanie). À court terme, les solutions les plus matures favoriseront les systèmes Power-to-Hydrogen-to-Mobility utilisant l'électrolyse à basse température, alimentés par des sources renouvelables (éolien, hydraulique, photovoltaïque) hybridées avec le réseau électrique dans un smart grid et combinant plusieurs modes de transport, de distribution et de stockage de l’hydrogène. Ces systèmes hydrogène, qui sous ces conditions pourront obtenir un « label » vert, constituent le champ d'application de l’étude.

À cette fin, plusieurs barrières doivent être franchies pour représenter les trois problèmes principaux avec le niveau de granularité adapté : (i) gestion de la complexité des chaînes logistiques hydrogène à travers leur intégration technologique et spatiale (ii) aspect dynamique des chaînes logistiques hydrogène produit par électrolyse à partir d’énergie renouvelable (iii) participation de plusieurs parties prenantes.

Le résultat attendu de ce travail est de proposer un cadre méthodologique complet pour l’optimisation de la conception, du déploiement et de la gestion des systèmes hydrogène, ainsi que les algorithmes de gestion associés, en se concentrant sur les systèmes de production d’hydrogène à partir de sources renouvelables et leur intégration spatio-temporelle pour un usage en mobilité. Il combinera des approches techniques et économiques par des stratégies d’optimisation et réconciliera les échelles de conception et d'exploitation. Ce cadre conduira à un système d'aide à la décision pour l'analyse de scénarios.
L'un des défis consiste à prendre en compte de manière intégrée le niveau de variabilité et de complexité des systèmes "hydrogène vert". Ils doivent représenter avec le bon niveau de granularité les aspects temporels, spatiaux, technologiques et intersectoriels de la chaîne "Power-to-Mobility". La méthodologie proposée sera suffisamment générique et reproductible pour que l'application aux études de cas ait une valeur d'exemple pour d'autres territoires (échelle de l'écosystème, de la région) et extrapolante à un cas national (e.g. France).

Le cadre méthodologique impliquera une fertilisation croisée des différents domaines de compétence du consortium, notamment la programmation mathématique (en particulier approche stochastique, programmation mixte linéaire et non linéaire), l'économétrie, l'analyse statistique et l'analyse de réseau.
La stratégie de diffusion, définie dans un plan formel, s'adresse à la communauté scientifique et industrielle ainsi qu'aux organismes publics par le biais d'instruments ciblés, et en particulier, l'utilisation de cas de référence pour contribuer au développement d'une infrastructure durable de l'hydrogène.