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ÉNERGIE
Face à notre boulimie énergétique, l'hydrogène est-il notre sauveur ?
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Le rapport de l’académie des technologies[1], « Rôle de l’hydrogène dans une économie décarbonée », détaille les perspectives intéressantes de ce vecteur énergétique.

On ne peut pas espérer extraire cette ressource à l’état naturel dans des proportions importantes, même si plusieurs sites sont en exploitation depuis plusieurs années et que certains géologues y travaillent pour le plus long terme[2].

Dans un communiqué du 8 juillet 2020[3], l’Europe précise que notre système énergétique est responsable des ¾ de nos émissions de gaz à effet de serre. L'hydrogène peut contribuer à réduire cet impact  dans  une large plage d'utilisation.

Ce gaz a un usage industriel comme matière première ; à l'état liquide ou gazeux, il peut se substituer aux carburants fossiles ; comme vecteur d'énergie, il est une  solution de stockage pour pallier le problème majeur de la variabilité des flux des énergies renouvelables.

Le plan de relance du gouvernement y consacre 7 milliards[4], c’est une ambition bien plus élevée que le plan Hulot qui n’en prévoyait que 100 millions. Mais, pour produire cette molécule, la comprimer ou la liquéfier, pour la stocker, l'énergie à mettre en œuvre est importante.

Fabrication : un gaz incolore et inodore qui prend différentes couleurs

Christian de Pertuis[5] précise les trois catégories de fabrication :

  • l'hydrogène gris, utilisé aujourd'hui dans l'industrie, issu des énergies fossiles par vaporeformage du méthane (coût 1,5 €/kg), émet 11 tonnes de CO2 par tonne d’hydrogène produit, soit 2 % de nos émissions globales.
  • l'hydrogène bleu, même procédé, mais avec captage du CO2 et stockage dans une poche géologique stable (coût augmenté de 1 €/kg, et sans doute plus si on se réfère aux études de Carbon Capture and Sequestration). La fabrication d’hydrogène bleu réduit nos émissions de gaz à effet de serre, mais ne nous affranchit pas de notre dépendance aux énergies fossiles. Le procédé sera économiquement rentable sans subvention, dès que la tonne de CO2 aura atteint 90 € (en 2023, d'après le rapport Quinet[6]).
  • l'hydrogène vert produit par électrolyse de l'eau à partir d'une source décarbonée d’électricité (coût entre 2 et 4 fois le coût de l'hydrogène gris). Le coût unitaire du photovoltaïque et de l’éolien est devenu compétitif[7] par rapport aux centrales classiques, donc une rentabilité économique assurée lorsque la tonne de CO2 atteindra 270 € (après 2030).

L’objectif du gouvernement est de massifier la production par électrolyse pour réduire les coûts unitaires, et atteindre la rentabilité économique à l’horizon 2035.

 

192 18 Bus 232L’usage de l’hydrogène vert est multiple ; il doit remplacer le gris ; on peut aussi en injecter jusqu’à 20 % dans le réseau de gaz naturel ou le transformer en méthane ; il peut également être utilisé comme stockage des énergies renouvelables, lorsque la production excède le niveau de consommation, avec un rendement aujourd’hui n’excédant pas 25 %. Quand la production d’énergies renouvelables dépasse la demande, on produit de l’hydrogène par électrolyse, et à l’inverse, quand la demande excède la production, on retransforme l’hydrogène en électricité ; pour la mobilité, l’hydrogène peut être utilisé comme carburant dans un moteur thermique ou pour une mobilité électrique via une pile à combustible.

Pour la mobilité, l’hydrogène étant un gaz léger, il doit être comprimé à 700 bars, ce qui exige une technologie de pointe. On réservera donc ce carburant aux transports lourds (navigation, trains, poids lourds, bus) ou aux véhicules nécessitant une autonomie supérieure à celle offerte par les batteries (taxis). Le contenu énergétique d’un kg d’hydrogène (35 kWh) équivaut à celui d’environ trois litres de pétrole et correspond, en gros, à l’énergie stockable dans une batterie automobile de 300 kg.

Une autre alternative consiste à fabriquer, à partir de l’hydrogène, un carburant liquide à température ambiante et très peu inflammable, type méthanol ou acide formique.

On peut également produire de l’hydrogène à partir de déchets d’origine végétale ou animale. Cette biomasse va subir un processus appelé pyrogazéification : il s’agit d’un traitement thermique suivi d’une réaction chimique avec de la vapeur d’eau à haute température. Ce procédé a l’avantage de produire de l’hydrogène local tout en valorisant des déchets.

Pour atteindre le cap de neutralité carbone en 2050 fixé par l’Europe et confirmé par la France, le vecteur énergétique hydrogène offre de multiples opportunités, et s’avère un atout incontournable. Mais il ne constituera qu’une carte parmi d’autres.

Pour situer un ordre de grandeur, la substitution de la totalité de nos carburants fossiles utilisés pour la mobilité par de l'hydrogène vert nécessiterait une augmentation de plus de 100 % de notre production électrique, scénario en contradiction avec l’objectif fixé par la France de diviser par 2 notre consommation d'énergie finale d'ici le milieu du siècle.

Pour chaque éventail du mix énergétique, la sobriété est primordiale :

- déplacements doux, rail, usage très frugal de l'avion... pour la mobilité,

- diminuer sa consommation de viande pour l'alimentation,

- réduire la surface de son logement et le chauffer modérément...

Sans cette indispensable sobriété, le plan hydrogène va justifier la fabrication de faux biocarburants à partir d’hydrogène essentiellement généré par de l’électricité nucléaire, comme le dénonce un article du journal de l'environnement[8].

Patric KRUISSEL
Chargé de mission Énergie
fne-idf.fr

 

[1]connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-actualites/Rapport%20H2%20Final.pdf

[2]science-et-vie.com/archives/hydrogene-la-ressource-que-personne-n-attendait-21100

[3]ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/ip_20_1259

[4] actu-environnement.com/ae/newsletter/newsletter_quotidienne.php?id=2631

[5] theconversation.com/lhydrogene-sera-vraiment-revolutionnaire-si-il-est-produit-a-partir-des-renouvelables-145804

[6]strategie.gouv.fr/sites/strategie.gouv.fr/files/atoms/files/fs-2019-rapport-la-valeur-de-laction-pour-le-climat_0.pdf

[7] presse.ademe.fr/2020/01/etude-ademe-les-energies-renouvelables-des-filieres-de-plus-en-plus-competitives.html

[8]journaldelenvironnement.net/article/hydrogene-une-strategie-francaise-pas-tres-claire,108958

 

 

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