« Dans ce box, nos équipes développent les stacks de demain. Là-bas, vous apercevez un sous-stack en plein monitoring », indique Julien Catalano, le directeur de production de Genvia. Dans une salle annexe, un conteneur est cerné par une rubalise. « Ce module qui contient quatre stacks est testé en mode électrolyse, on ne peut pas s’en approcher. » Installé à Béziers (Hérault), dans le site de l’équipementier Cameron, appartenant au parapétrolier SLB, le fabricant d’électrolyseurs a inauguré sa ligne pilote en 2023.
Genvia se lance dans la course à l’hydrogène bas carbone avec sa technologie haute température à oxyde solide (Soec). Ses équipes sont sur tous les fronts : développer l’électrolyseur qui sera commercialisé, optimiser le procédé de fabrication en vue de l’industrialisation et tester le premier démonstrateur chez ArcelorMittal. Un véritable sprint. « Nous vivons la même aventure qu’Apple à ses débuts : nouveau marché, nouveau produit, nouvelle production », déclare fièrement Julien Catalano, qui multiplie les analogies avec les fleurons américains.
En novembre 2024, Genvia et ArcelorMittal ont annoncé leur projet d’installer un démonstrateur baptisé SOEL200 sur le site de l’aciériste à Saint-Chély-d’Apcher (Lozère). Celui-ci est spécialisé dans la production d’aciers électriques haut de gamme destinés aux véhicules électriques et hybrides et aux alternateurs pour la production d’énergie. Florence Lambert, la présidente de Genvia, détaille ce futur démonstrateur de 300 kW devant une maquette en plastique. Une réplique en taille réelle est pourtant installée dehors, dans la plateforme de validation des modules… Mais nous nous contenterons de l’observer derrière un grillage, l’entreprise conservant précieusement ses secrets.
Décarboner la production d’acier
Nous allons tester la bonne coexistence des procédés et l’opération de l’électrolyseur en milieu industriel.
— Florence Lambert, présidente de Genvia
« Le démonstrateur comptera jusqu’à cinq modules contenant chacun quatre stacks et les équipements de distribution fluidique, pour une capacité de production de 200 kg d’hydrogène par jour, soit 70 % de la quantité nécessaire au site industriel. » En plus des électrolyseurs, il y a une salle de contrôle, un transformateur électrique, un générateur, un système de traitement de l’eau et de purification de l’hydrogène, pour une emprise au sol de 300 m2. « Nous allons tester la bonne coexistence des procédés et l’opération de l’électrolyseur en milieu industriel », poursuit Florence Lambert.
Deux sources d’énergie sont nécessaires à la production d’hydrogène par électrolyse à haute température : électricité et chaleur. Simplement raccordé au réseau électrique alimenté par un barrage hydroélectrique, le SOEL200, qui doit entrer en service en 2026, ne subira pas l’intermittence électrique, affirme Genvia. Depuis l’été 2024, un échangeur de chaleur est intégré à l’aciérie pour valoriser la chaleur fatale.
Max BAUWENS Une fois conditionnés et assemblés, les stacks sont testés en mode électrolyse. (Photo : Max Bauwens)
Utiliser l’hydrogène produit par nos électrolyseurs permettra de réduire jusqu’à 20% les émissions directes de gaz à effet de serre du site d’ArcelorMittal.
— Florence Lambert, présidente de Genvia
Avec ses électrolyseurs, Genvia mise sur la décarbonation de l’industrie. En Lozère, ArcelorMittal recourt dans son procédé de recuit à de l’hydrogène carboné produit par vaporeformage du méthane. « Utiliser l’hydrogène produit par nos électrolyseurs permettra de réduire jusqu’à 20 % les émissions directes de gaz à effet de serre du site, déclare la présidente. L’acier électrique est un marché d’initiation pour notre technologie. » L’entreprise vise d’autres secteurs : les industries chimiques (ammoniac et méthanol), de la chaleur (fer, verre, aluminium, ciment), le raffinage ou encore de molécules de synthèse comme les carburants synthétiques.
Récupérer la chaleur fatale
Reste que les indicateurs ne sont pas au beau fixe pour l’électrolyse : surcapacité de production, selon Bloomberg NEF ; manque criant de concrétisation des projets annoncés de production d’hydrogène, d’après l’Agence internationale de l’énergie ; demande finale en hydrogène bas carbone qui ne décolle pas. Visage serein et ton assuré de celle dont le discours est bien rodé, Florence Lambert commente : « Nous visons l’industrie du futur, la décarbonation des points chauds. Nous sommes en dehors du marché de masse et nous ne pâtirons pas du manque de maturité du marché de l’hydrogène. »
Quant à la concurrence chinoise – inexistante à ce jour pour la technologie Soec –, la présidente sourit : « Nous avons choisi de verrouiller la propriété intellectuelle et nous ne travaillons avec aucun équipementier chinois. Pour développer et intégrer nos électrolyseurs, il faut une connaissance complète du procédé de l’industriel utilisateur. Vous pensez vraiment que nos clients voudront travailler avec des fabricants chinois d’électrolyseurs… ? »
L’électrolyse à oxyde solide à haute température affiche des rendements plus élevés : + 30 % d’hydrogène produit par kWh par rapport à l’alcalin, d’après les mesures en laboratoire de Genvia. Ce gain s’opère en partie grâce à la récupération de la chaleur fatale issue du site industriel où est installé l’électrolyseur. Alors qu’une température de 700 à 800 °C est nécessaire à l’électrolyse, une centaine de degrés en entrée suffisent . La réaction d’électrolyse est ajustée pour être exothermique, fournissant ainsi le reste de l’énergie nécessaire au chauffage à 700-800 °C de la vapeur d’eau dont sera tiré l’hydrogène.
Max BAUWENS S’appuyant sur un électrolyseur développé par le CEA (à gauche) protégé par 40 brevets, Genvia a créé le sien (à droite), doté de 40 brevets supplémentaires. (Photo : Max Bauwens)
En apparence, le stack posé sur une paillasse de la ligne pilote ressemble au classique millefeuille : un empilement de cellules (deux électrodes et un électrolyte, à base de céramiques) et de couches intermédiaires isolantes. Genvia exploite une technologie du CEA : au contact de la cellule électrochimique, le flux de vapeur d’eau est décomposé en H2 et O2. Fruit de quinze ans de R&D, la technologie est désormais protégée par 80 brevets. « Actuellement, nous fabriquons, coulons en bande et découpons les couches de contact qui sont ensuite thermocollées sur une plaque métallique, puis usinées au laser. Les cellules en céramiques y sont ensuite collées, puis un joint en céramique garanti l’étanchéité », décrit Julien Catalano. L’ensemble forme ce que Genvia appelle un étage conducteur. « Une fois tous les étages fabriqués, l’ensemble est envoyé dans la salle de conditionnement des stacks pour une étape cruciale. » Dans cette salle, deux fours spécialement conçus avec l’équipementier Horiba donnent vie aux stacks en les pressant et en les chauffant à 800 °C.
Le revers de la médaille de la technologie Soec ? Une durée de vie a priori plus faible. Dans le démonstrateur, chaque stack est composé de trois sous-stacks de 25 étages. « Notre produit final, en cours de développement, sera un électrolyseur plus performant et plus simple », lance Julien Catalano. L’objectif de Genvia est de fabriquer un stack unique – afin de réduire le nombre de procédés – comprenant des briques technologiques plus économiques éprouvées dans d’autres industries. La maintenance sera facilitée par un design permettant de récupérer des parties de modules. « Sur notre plateforme de test à Grenoble, nous faisons vieillir nos stacks avec des retours conformes à nos cibles. Nous atteignons presque 10 000 heures de fonctionnement aujourd’hui », ajoute la présidente. Encore loin des quelque 60 000 heures des électrolyseurs alcalins. « Nous commercialiserons notre premier produit avec une garantie de durée de vie de plusieurs années. »
R&D intégrée à la ligne pilote
Jouxtant des ateliers d’assemblage et de préparation de barbotine chimique, un box vitré abrite quelques salariés, badges SLB autour du cou. « 60 % de notre masse salariale vient de SLB, signale Florence Lambert. Leurs compétences nous ont fait gagner beaucoup de temps. Nous développons nos produits selon une démarche d’ingénierie éprouvée par cette entreprise, le concurrent engineering. » Genvia a intégré la R&D sur sa ligne pilote. La start-up développe donc simultanément sa technologie et son procédé de fabrication. « Le design du produit est orienté en fonction des procédés optimaux pour l’industrialisation, mais aussi de la chaîne de valeur », pointe Romain Borgy, le directeur industriel. Les fabricants d’électrolyseurs doivent en effet trouver des équipementiers en mesure de suivre la cadence. « C’est l’objectif 2025 : nous assurer de la capacité de montée en puissance de nos fournisseurs », confirme Thibault Valette, le directeur supply chain.
L’équipe s’affaire autour d’un prototype de stack dont sortent une multitude de fils blancs : la tension électrique est soigneusement enregistrée pour chaque cellule. « En 2025, la moitié des stacks fabriqués seront des prototypes, nous souhaitons finaliser le design d’ici à la fin de l’année », indique Romain Borgy.
Toute la ligne pilote est digitalisée pour identifier les facteurs de défauts. Genvia veut réduire les risques pour sa future ligne de production.
Toute la ligne pilote est digitalisée pour identifier les facteurs de défauts. Alors que les grands électrolyseurs chinois ont montré des problèmes de sécurité, Genvia veut réduire les risques pour sa future ligne de production. « Des processus de contrôle et une analyse systématique de défaillance seront mis en place », précise Julien Catalano. Florence Lambert pointe, sur la maquette, la version finale de l’électrolyseur qui sera commercialisée en 2027. « Il sera quatre fois plus petit et trois fois plus puissant que le démonstrateur déployé chez ArcelorMittal, nous visons 1 MW. Ce modèle plus compact sera plus facile à intégrer dans l’industrie. » L’astuce ? Nous n’en saurons pas beaucoup plus… « Les technologies seront empilées. »
L’entreprise a signé un permis de construire pour un site de 30 hectares, toujours à Béziers. Exit la gigafactory initialement prévue ? « Notre première ligne de production aura une capacité de quelques centaines de mégawatts. Ensuite, d’autres lignes seront déployées au besoin, selon le carnet de commandes. Cela nous permet de sécuriser notre modèle économique et d’intégrer les innovations et retours d’expérience dans les nouvelles lignes, pour toujours garder un coup d’avance. Nous avons déjà assuré une centaine d’hectares supplémentaires, et nous visons à terme d’atteindre une capacité de 4 à 10 gigawatts », confie Florence Lambert.
