L’hydrogène un vecteur pour accompagner la transition énergétique

L’hydrogène peut il nous permettre de consommer mieux ? De réduire les émissions de gaz à effet de serre ? De vivre et penser green ?

L’hydrogène, un vecteur pour accompagner la transition énergétique

Les enjeux énergétiques actuels sont de trois ordres :

  • Décentralisation : produire de l’énergie de manière délocalisée et développer la production d’énergies renouvelables.
  • Décarbonisation : utiliser une énergie toujours plus verte entraînant de faibles émissions carbones par la promotion des biocarburants et véhicules électriques (le transport humain et matériel est responsable de 30% des émissions carbones).
  • Digitalisation : assurer la sécurité d’approvisionnement énergétique par la digitalisation de la production d’énergie et rendre les consommateurs acteurs de leur consommation grâce aux outils digitaux.

L’hydrogène est un couteau suisse qui répond aux défis énergétiques via la conversion d’énergie verte issue des énergies intermittentes en gaz – Power to Gas (P2G) :

  • Stockage : les surproductions d’énergie électrique produites par les énergies renouvelables peuvent être transformées par électrolyse en hydrogène (séparation sous l’application d’un courant électrique de la molécule d’eau en molécules de dihydrogène et dioxygène) avec un rendement pour l’instant de l’ordre de 80%. Cela permet de stocker ce surplus d’énergie et d’établir un équilibre entre production et consommation.
  • Transport : l’hydrogène est ensuite transporté sous forme gazeuse à haute pression (350 à 700 bar) ou directement dans les réseaux de gaz à teneur moyenne de 6% pour ne pas modifier les équipements et ne pas provoquer de rupture technologique.
  • Production : l’hydrogène peut-être utilisé directement comme source d’énergie “zéro carbone” (sa combustion n’émettant que de la vapeur d’eau) dans les secteurs du bâtiment (injection dans le réseau de gaz pour le chauffage et électricité, et cogénération pour le bâtiment autonome), des transports (batteries et pile à combustibles) et de l’industrie (processus de fabrication). La valeur énergétique de l’hydrogène est 2,5 fois supérieure à celle du gaz naturel.

L’hydrogène permet donc de stocker, de transporter et de consommer l’énergie supplémentaire produite, tout cela sans émettre de carbone. Il devient un composant des réseaux de transport et de distribution et facilite l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau en garantissant le transport et la consommation du surplus de production. Cela semble prometteur !

Les challenges de l’intégration de l’hydrogène dans le mix énergétique

L’hydrogène est un vecteur, il ne se trouve pas à l’état naturel sur terre et il faut dépenser de l’énergie pour produire cette molécule.

La production d’hydrogène par les énergies renouvelables via électrolyse reste aujourd’hui confidentielle : moins de 1% de la production mondiale d’hydrogène. L’hydrogène industriel est majoritairement produit à partir des énergies fossiles et principalement par le craquage du méthane, processus qui émet 10 kg de dioxyde de carbone pour 1 kg d’hydrogène. Ceci s’explique principalement par le coût élevé de fabrication : de l’ordre de 1,5 à 2,5 € pour la fabrication industrielle, le prix est doublé pour la production d’hydrogène par électrolyse (3,7 €) et multiplié jusqu’à un facteur huit (6,1 € à 12,2 €) lorsque la source vient des énergies intermittentes[1]. Il faut ajouter à ces coûts les investissements nécessaires (électrolyseur pour la conversion d’électricité en hydrogène) qui sont néanmoins encore trop importants pour espérer concurrencer le gaz naturel.

Quant au stockage de l’hydrogène, le stockage sous pression est la solution qui minimise l’investissement mais ses coûts de fonctionnement sont élevés. Il est donc primordial de soutenir les projets de recherche sur le stockage mobile et fixe de l’hydrogène avec un modèle économique viable afin d’injecter l’hydrogène dans le marché de l’énergie.

Les trois enjeux majeurs permettant à l’hydrogène d’être une solution crédible pour accompagner la croissance des énergies renouvelables sont donc :

  • Une solution techniquement et économiquement viable d’électrolyse pour la conversion d’électricité en hydrogène
  • Un mode de stockage et de transport économiquement viable et à terme un réseau similaire au réseau de gaz naturel actuel dédié à l’hydrogène (un tel réseau est aujourd’hui réalisable technologiquement mais pas économiquement )
  • Développer les applications utilisant directement l’hydrogène (sans nécessiter une reconversion en électricité)

[1]  Source : IFPEN, Air Liquide.


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