7 mars 2024
Elément numéro 1 de la transition énergétique et du tableau périodique des éléments, l’hydrogène s’est imposé comme une alternative prometteuse, et s’est répandu dans les secteurs de la mobilité, de l’industrie et du stockage de l’énergie.
Au cœur des débats et du Plan France 2030, l’atome le plus léger a la lourde charge de parvenir à décarboner les secteurs clés de l’économie française et de hisser le pays au rang de leader de l‘hydrogène bas-carbone. Tour d’horizon de l’Eldorado de l’énergie du futur…
L’hydrogène, partout et nulle part
Plus de 90% des atomes présents dans l’Univers sont des atomes d’hydrogène (H). Présent dans les étoiles et le gaz interstellaire, il est nettement moins abondant sur Terre, puisqu’il n’existe quasiment pas à l’état naturel.
On le trouve principalement dans l’eau, sous la forme moléculaire dihydrogène/oxygène (H2O), et dans les hydrocarbures, assemblé avec du carbone.
Pour obtenir de l’hydrogène, il faut donc le fabriquer en le séparant des autres molécules par des procédés de thermochimie ou d’électrolyse de l’eau. Il peut ensuite être converti en électricité ou en chaleur.
L’hydrogène peut être utilisé directement, par combustion, ou stocké puis transporté sur son lieu d’usage, où il sera utilisé grâce à une pile à combustible. Une tâche couteuse et difficile en raison de sa volatilité.
Aujourd’hui, plus de 80% de l’hydrogène produit sert d’« ingrédient » aux industries chimiques et pétrolières. Ses propriétés chimiques en font un excellent vecteur énergétique, le hissant au premier plan de la décarbonation de la mobilité et du stockage de l’électricité.
La palette énergétique du futur
Il existe de nombreuses façons d’extraire l’hydrogène, chacune ayant un impact variable sur l’environnement. C’est pour identifier ces méthodes qu’elles ont été associées à une couleur :
L’hydrogène noir et l’hydrogène gris sont respectivement produits à partir de la gazéification du charbon et du vaporeformage (ou oxydation partielle) du méthane et autres dérivés pétroliers.
L’hydrogène bleu est produit de la même façon que l’hydrogène noir ou gris, à la différence qu’un dispositif de captation du CO2 est mis en place pour ne pas laisser échapper le gaz à effet de serre dans l’air.
L’hydrogène turquoise est issu de la pyrolyse du méthane, avec captation de CO2 solide.
L’hydrogène vert est produit à partir d’énergies renouvelables, mises en œuvre dans l’électrolyse de l’eau. Une couleur jaune a été ajoutée pour indiquer l’utilisation d’électricité d’origine nucléaire, celle-ci étant toutefois à nuancer en raison de la mixité de l’électricité de réseau.
Carbone ou bas-carbone ?
D’un point de vue environnemental, la réponse semble évidente. En pratique, elle l’est un peu moins.
Actuellement, la production d’un kilogramme d’hydrogène gris coute 1,6€/kg, quand celle de l’hydrogène vert coute 4 à 6€/kg. Ce qui explique aisément que 95% de la production d’hydrogène soit issue du méthane, du pétrole ou du charbon. Une méthode avantageuse mais fortement polluante.
Voie royale de la transition énergétique, l’hydrogène vert ne rejette pas de CO2 . Il pose toutefois la question des quantités d’électricité colossales à produire pour remplacer les énergies fossiles et de l’impact environnemental de la production des appareils d’électrolyse.
Pas de solutions miracles, mais des avancées technologiques significatives. C’est là l’ambition nationale, à l’horizon 2030. Recherche, innovation et industrie sont les artisans d’une filière hydrogène qui se doit d’être compétitive, renouvelable et bas-carbone, pour faire de la France l’un des leaders mondiaux de l’hydrogène décarboné par électrolyse.
L’hydrogène blanc, la source numéro 1
C’est au Mali qu’a eu lieu la découverte fortuite, devenue réalité scientifique : l’hydrogène existe à l’état pur sur Terre, ou plutôt sous terre.
Le phénomène géologique est à l’étude depuis quelques années et laisse entrevoir l’existence de grands gisements souterrains sur toute la planète. Mieux, il pourrait y avoir suffisamment d’hydrogène pour répondre à la demande mondiale. Une aubaine à l’heure où les sols s’appauvrissent en hydrocarbures…
Propre, peu couteux, illimité… l’hydrogène blanc suscite un engouement intense. Les droits d’exploration s’arrachent, les études géologiques se multiplient, les comités se structurent… La France creuse elle aussi le sujet, et des demandes de permis de recherche sont en cours pour des gisements potentiels dans les Pyrénées-Atlantiques et la région Auvergne-Rhône-Alpes, ainsi que sur un site récemment identifié en Moselle, dans le bassin minier.
Atome à suivre…
Sources :
Observatoire France hydrogène (VIG’HY) https://vighy.france-hydrogene.org/
Conseil national de l’industrie (CNI) https://www.conseil-national-industrie.gouv.fr/
IFP énergies nouvelles (IFPEN) https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/
Commissariat à l’énergie atomique (CEA) https://www.cea.fr/