Comme le rappelle Vincent Pourailly, président de la division Cryogénie de Fives, la liquéfaction de l’hydrogène est «une étape ultra-complexe». Parce que «l’hydrogène est une toute petite molécule qui demande de fournir des équipements sans fuite», mais également du fait que ce passage de l’état gazeux à l’état liquide intervient à une température de -253 degrés, proche du zéro absolu, ce qui demande «une excellente maîtrise de la thermodynamique».
Se revendiquant comme le leader mondial des équipements de liquéfaction d’hydrogène, Fives estime qu’une meilleure connaissance de cette étape pourrait lui permettre d’optimiser le design de ses échangeurs de chaleur et boîtes froides, deux équipements clé. C’est dans cette optique que le groupe d'ingénierie a lancé mi-mai HyGen, un programme de R&D de quatre ans mené avec le CEA et l’Ecole des mines de Saint-Etienne, d’un budget global de 7,5 millions d’euros (dont 3,4 millions financés par France 2030).
Modélisation thermodynamique et génie des matériaux
«Dans un échangeur de chaleur, l’enjeu est d’intégrer dans un minimum de volume le maximum de surface d’échange, explique Vincent Pourailly. Une équation dans laquelle joue le comportement du fluide, et notamment son écoulement. Or comme celui de la molécule de l’hydrogène n’est pas encore bien connu, il n’est pas impossible que nous puissions significativement améliorer le dimensionnement de nos échangeurs.» Le programme de recherche, qui demandera notamment de construire de nouveaux bancs d’essai, va explorer plusieurs sujets.
«Un des volets sera de travailler sur les équations qui permettent de modéliser le comportement thermodynamique de la molécule d’hydrogène dans l’équipement», détaille Vincent Pourailly. Un autre sera de comprendre l’impact du catalyseur – une poudre métallique qui permet de changer l’axe de rotation de la molécule pour la stabiliser à l’état liquide – sur la pression et la vitesse de la liquéfaction. «On mobilisera aussi le génie des matériaux pour observer comment se comportent l’aluminium, qui compose nos échangeurs, et l’acier, choisi lui pour la tuyauterie, afin de mieux comprendre leur rôle», poursuit le président de la division Cryogénie de Fives.
85 à 90 emplois supplémentaires
L’enjeu derrière toutes ces recherches ? «Simplifier significativement le design de nos échangeurs doit nous permettre de les rendre plus performants – c’est-à-dire capables de traiter plus d’hydrogène – mais aussi plus petits et plus simples à fabriquer, afin d'être en capacité d’en produire plus sur une même chaîne de production», répond Vincent Pourailly. Fives compte bien augmenter sa capacité de production à usine équivalente, mais prévoit aussi une extension de 6000 m² de son site de Golbey (Vosges), où il produit aujourd’hui 300 à 400 échangeurs par an et emploie 370 personnes.
L’ingénieriste veut ainsi être prêt à répondre à une demande qu’il anticipe croissante, avec le développement de la mobilité hydrogène. Pour des retombées économiques déjà chiffrées, alors que l’hydrogène = a rapporté 11 millions d'euros de chiffre d’affaires en 2023 à Fives Cryo. «Nous attendons de HyGen qu’il nous rapporte au minimum 15 millions d’euros de chiffre d’affaires d’ici à trois ans, et 85 à 90 emplois supplémentaires dans les quatre ans, principalement sur Golbey», dessine Vincent Pourailly.
