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L'hydrogène, un gaz aux multiples atouts pour la transition énergétique

L'hydrogène, un gaz aux multiples atouts pour la transition énergétique
Le japonais Toyota a déjà commencé à produire en série des véhicules à hydrogène, comme son compatriote Honda et le sud-coréen HyundaiDibyangshu SARKAR

Utilisé depuis longtemps dans l'industrie, l'hydrogène suscite un nouvel intérêt ces dernières années, beaucoup voyant en lui le chaînon manquant pour réussir la transition énergétique et la lutte contre le réchauffement climatique.

A décarboner dans l'industrie

L'industrie française consomme chaque année 900.000 tonnes d'hydrogène dans le raffinage de carburants ou la fabrication de produits chimique comme l'ammoniac ou le méthanol.

Le géant français Air Liquide est un des principaux producteurs mondiaux de cette molécule, aujourd'hui à 95% issue des hydrocarbures (qui contiennent des atomes d'hydrogène), notamment via le vaporéformage du gaz naturel.

Ces techniques conduisent toutefois à l'émission de 10 millions de tonnes de gaz à effet de serre par an en France, soit 7,5% de l'ensemble des émissions du secteur industriel.

Un outil de stockage de l'électricité

Une autre technique de production de l'hydrogène est l'électrolyse de l'eau. Elle consiste à décomposer l'eau, qui contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène (H2O) grâce à un courant électrique, pour récupérer la molécule d'hydrogène.

Cette technique est considérée comme un moyen de stocker l'électricité et intéresse particulièrement les acteurs de l'énergie pour accompagner le développement des énergies renouvelables, en récupérant les surplus de courant issus du solaire et de l'éolien, qui dépendent du vent et du soleil et ne produisent donc pas forcément de l'électricité quand on en a besoin.

L'hydrogène a l'avantage de permettre un stockage de longue durée, dit inter-saisonnier, ce que ne peuvent pas faire des batteries classiques. Cela le rend particulièrement pertinent dans les régions où le réseau électrique est peu développé, comme les îles et certains pays émergents, qui recherchent l'autonomie énergétique.

Maîtrisée depuis longtemps, l'électrolyse reste encore coûteuse, même si ce coût a baissé ces dernières années pour atteindre entre 4 et 6 euros par kilogramme d'hydrogène, contre entre 1 et 5 euros par kilogramme pour l'extraction à partir des énergies fossiles, hors transport et selon les techniques. Son rendement doit aussi être amélioré pour réduire les déperditions d'énergie durant le processus.

Une alternative aux batteries dans les véhicules

Transformer l'hydrogène en courant, via des piles à combustible, permet d'utiliser ce gaz comme source de carburant pour les véhicules. D'autant qu'1 kg d'hydrogène permet de produire trois fois plus d'énergie qu'1 kg d'essence. Par ailleurs, une pile à combustible ne libère aucun CO2 ni particules durant son fonctionnement, mais uniquement de la vapeur d'eau.

Cette technologie semble particulièrement pertinente pour les camions, les bus ou les utilitaires, mais Alstom a également développé un modèle de train roulant à l'hydrogène, déjà expérimenté en Allemagne.

Vendredi, la ministre des Transports, Elisabeth Borne, a annoncé que le gouvernement voulait lever les freins pour pouvoir expérimenter rapidement un premier train en France.

L'aéronautique peut également être une piste de déploiement, par exemple dans des configurations hybrides. L'équipementier Safran travaille à un projet de pile à combustible.

Verdir la consommation de gaz

A moyen terme, l'hydrogène pourra être mélangé au gaz naturel transporté dans le réseau de gaz et ainsi contribuer à verdir par exemple la production de chaleur. Mais pour l'instant, un obstacle important demeure: savoir exactement combien d'hydrogène il est possible d'injecter sans causer de dommages au réseau et aux équipements qui consomment du gaz en bout de chaîne. Les estimations actuelles oscillent entre 6 et 20%.

Enfin, en combinant l'hydrogène et le dioxyde de carbone (CO2), on peut produire du méthane, dont les propriétés sont proches de celles du gaz naturel, permettant une injection dans le réseau. Mais cette technologie reste très coûteuse.

Tous ces nouveaux usages de l'hydrogène impliquent également d'adapter la réglementation pour maîtriser les risques liés à l'usage de ce gaz, particulièrement inflammable et explosif.

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