Izwe Focus – Petit point sur l’hydrogène

Image par sjeiti de Pixabay

L’hydrogène est il le combustible du futur? Par cette publication, nous vous proposons un petit point sur l’hydrogène, sa production et des exemples concrets d’utilisation (essai d’un véhicule à hydrogène) ou d’ambition politique en région.

En termes de production d’énergie, l’hydrogène possède trois qualités:

  • Une grande densité massique d’énergie, 1 kg d’hydrogène contient autant d’énergie qu’environ 3 kg de pétrole ;
  • Une combustion très énergétique dans l’oxygène avec production d’eau pure ;
  • Par l’électricité, une capacité de transformation réciproque directe par électrolyse ou pile à combustible.

Produire de l’hydrogène (H)

L’hydrogène est un des principaux composants de “l’univers” et donc théoriquement présent en quantité illimité. Le problème c’est qu’il est présent associé à d’autres composants, comme pour l’eau par exemple (H2O).

Il faut donc l’extraire. Les méthodes présentées ci dessous répondent pour la première au moins aux besoins industriels en hydrogène.

Trois filières existent pour produire de l’hydrogène:

  • La principale filière utilise des composés organiques principalement constitués d’hydrogène et de carbone, comme le gaz naturel, le charbon ou la biomasse. Elle représente actuellement plus de 90% de la production d’hydrogène. Ces méthodes de productions (en particulier le vaporeformage des hydrocarbures) sont extrêmement productrices de gaz à effet de serre et donc ne sont pas viables pour l’avenir.
  • La deuxième filière produit de l’hydrogène par décomposition de l’eau. Elle utilise soit un courant électrique pour l’électrolyse, soit une succession de réactions chimiques pour les cycles thermochimiques qui permettent de « casser » les molécules d’eau afin d’obtenir de l’hydrogène. L’électrolyse est fortement consommatrice de courant électrique. Hors actuellement du fait du coût des matières premières ce sont des centrales électriques fonctionnant à l’énergie fossile (pétrole, gaz, charbon) qui fournissent l’électricité. Avec les impacts environnementaux que l’on connait et des rendements au final faibles. 
  • Une autre filière utilise la lumière du Soleil. Cette méthode de production de l’hydrogène est encore au stade de la recherche : des études sont menées en laboratoire pour produire de l’hydrogène grâce à des algues microscopiques ou des bactéries.

On le voit, la filière de production d’hydrogène propre n’existe pas encore.

Des problématiques non encore réglées…

Au mieux, le rendement de la production d’hydrogène par électrolyse est de 1 pour 3: pour trois kwh consommés, 1 kwh d’énergie basée sur l’hydrogène est obtenu.

Une autre problématique est le stockage et le transport: il faut soit mettre sous pression l’hydrogène, à 200 bars ou 700 bars, soit le liquéfier à -253°C. Ces process sont très consommateurs en énergie et requièrent des investissements importants en  infrastructures sécurisées. 

Par ailleurs, pour obtenir l’équivalent énergétique d’un camion-citerne d’essence, il faut 22 camions identiques d’hydrogène à 200 bars (le mode de transport routier le plus fréquent) ou 3 camions-citernes d’hydrogène liquéfié (3,5 t d’hydrogène liquide).

En résumé, l’hydrogène est une énergie propre, mais “sale” à produire et à stocker, en l’état actuel des technologies:

  • La production par electrolyse reste très et trop consommatrice en énergie électrique, énergie actuellement tirée majoritairement des énergies fossiles donc non propres,
  • Le stockage de l’hydrogène nécessite des quantités d’énergie importantes pour mettre sous pression ou liquéfier l’hydrogène, avec la même remarque qu’au point ci dessus,
  • L’efficacité de son transport (énergie transportée par unité de volume) est beaucoup moins forte que celle du pétrole ou du gaz,
  • Des risques d’inflammabilité et de détonation avec l’air existent (bien que moindres que pour le gaz naturel),
  • Le réseau de stations services à hydrogène est quasi inexistant, pas adapté à une utilisation grand public et requiert donc des investissements très importants.

Pour aller plus loin, nous vous conseillons la très complète fiche pédagogique du site connaissancedesenergies.org.

Coté transport des particuliers, aucun composant de la filière n’est encore mûr

L’Argus a publié de son coté un article de juillet 2018, que vous trouverez ici, dont la conclusion est que l’hydrogène pour se déplacer, ce n’est pas pour les particuliers, pour l’instant.

Le site Automobile Propre a publié un essai de la Hyundai Nexo, assez révélateur, déjà par son titre, mais tout n’est pas noir:

Coté ambitions politiques, l’exemple de la région Occitanie

Carole Delga, présidente de la région Occitanie, a présenté le 22 mai dernier son plan régional pour développer l’hydrogène vert sur son territoire. Doté de 150 millions d’euros pour la période 2019-2030, ses mesures sont principalement tournées vers l’accompagnement et l’incitation à investir, dont l’élue espère qu’elles généreront un milliard d’euros d’investissement.

Premier train à hydrogène français dès 2022, première unité de production d’hydrogène sur un aéroport dès l’an prochain, appels à projets, l’objectif est de développer la filière, et notamment la production décarbonnée.

Pour en savoir plus, cet article du Point ou la communication institutionnelle.

Et pour finir, un C’est pas sorcier de 2015:

Le constat est clair, des solutions existent mais elles ne sont pas mures. Toutefois, l’utilisation d’hydrogène est une piste extrêmement intéressante à explorer pour répondre aux enjeux de production et de stockage d’énergie propre.

Bonne lecture!

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