Vous déplacer dans un taxi qui roule à l’hydrogène, c’est désormais possible. C’est notamment ce que propose la compagnie Hype, ouvrant des voies intéressantes pour de nouvelles mobilités. Mais même si on peut trouver ce gaz de façon naturelle dans certaines parties du monde, il découle principalement d’une réaction chimique provoquée par l’homme. Et actuellement, 95 % de ce gaz est produit à base d’énergies fossiles, ce qui pose des problèmes environnementaux. En revanche, il est possible d’obtenir une version moins polluante, bas carbone, dite hydrogène vert. Comment produit-on ce gaz ? Et quel est son impact sur la transition énergétique ? Découvrez-le dès maintenant.
L’hydrogène : un gaz très efficace sur le plan énergétique
L’hydrogène (H2) est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers. En réalité, même si on l’appelle communément “hydrogène”, il s’agit de dihydrogène.
La molécule de dihydrogène “H2” est très efficace sur le plan énergétique. En effet, la combustion d’1 kilogramme d’hydrogène génère 3 fois plus d’énergie que la même quantité d’essence. Autre point fort : sa combustion n’émet que de la vapeur d’eau et pas de carbone.
En revanche, ce gaz est beaucoup plus volumineux que les autres. Ceci pose donc des contraintes logistiques. Il est aussi particulièrement léger, ce qui complique son stockage ainsi que son transport. Généralement, il voyage dans des bouteilles, de façon comprimée. On peut également le stocker sous forme liquide, mais ceci est beaucoup plus coûteux car cela implique un refroidissement à – 252,87 °C.
Comment produire de l’hydrogène ?
L’hydrogène à l’état naturel
Tout d’abord, on peut trouver de l’hydrogène à l’état naturel. On en a décelé dans la nature depuis les années 1970. En revanche, l’exploitation de ces ressources n’est pas rentable à l’heure actuelle. La recherche doit donc encore progresser pour réussir à exploiter l’hydrogène naturel.
Les trois techniques de production d’hydrogène
On peut également produire de l’hydrogène. Ceci est généralement fait en transformant des molécules d’eau ou d’hydrocarbures (charbon, pétrole, gaz…). On extrait alors l’hydrogène contenu dans la ressource initiale afin qu’il ne reste plus que la molécule H2.
Il existe trois principales techniques de production. La plus utilisée repose sur le vaporeformage, au cours de laquelle on exploite de la vapeur d’eau. On fait alors réagir généralement du méthane avec de la vapeur d’eau pour ensuite ne conserver que le dihydrogène. Malheureusement, ce procédé dégage une quantité importante de dioxyde de carbone, ce qui pose des problèmes sur le plan environnemental.
On peut également produire de l’hydrogène à partir d’une combustion de charbon, ou éventuellement de biomasse. C’est ce qu’on appelle la gazéification. En revanche, réaliser cette opération avec du charbon dégage également beaucoup de dioxyde de carbone. L’impact sur l’environnement est donc nocif.
Enfin, on peut produire de l’hydrogène à partir d’eau et d’électricité. Cette technique s’appelle l’électrolyse de l’eau. On sépare alors l’oxygène de l’hydrogène dans les molécules d’eau. Cette méthode ne nécessite pas d’autre matière première que l’eau et elle ne rejette que de l’oxygène dans l’atmosphère. En revanche, pour que ce procédé n’ait pas un impact négatif sur l’environnement, il faut que l’électricité utilisée soit produite à partir d’énergies décarbonées. C’est seulement à cette condition que l’hydrogène peut réellement être considéré comme une énergie renouvelable. Actuellement, l’électrolyse de l’eau reste la méthode la moins utilisée pour produire de l’hydrogène car elle est la plus onéreuse : elle revient 4 à 5 fois plus cher que les autres techniques.
L’hydrogène, un gaz surtout produit à base d’hydrocarbures
À l’heure actuelle, 95 % de l’hydrogène est produit en utilisant des hydrocarbures. Il s’agit des méthodes les moins onéreuses. Toutefois, elles ont un impact non négligeable sur l’environnement. C’est pourquoi de plus en plus de regards se tournent vers l’électrolyse, réalisée avec de l’électricité verte.
Comment utilise-t-on l’hydrogène ?
L’hydrogène est notamment utilisé de deux façons. Il sert de matière de base pour produire certains engrais et de l’éthanol. Il permet également de raffiner des produits pétroliers, des carburants et des biocarburants.
Actuellement, l’hydrogène est donc surtout utilisé comme matière première dans le monde de l’industrie. En France, 900 000 tonnes d’hydrogène sont utilisées chaque année dans l’industrie, que ce soit pour le raffinage, la désulfuration de carburants, la production d’engrais, la métallurgie, l’industrie agro-alimentaire, la chimie, etc.
En 2018, on estime que la consommation mondiale d’hydrogène s’élève à 74 millions de tonnes. Il s’agit majoritairement d’hydrogène “gris”, produit à partir d’hydrocarbures. L’impact environnemental de cette consommation est conséquent : elle émet autant de CO2 que le transport aérien mondial. Il s’agit donc d’un impact écologique non négligeable.
L’hydrogène et la transition énergétique
Outre ces utilisations industrielles, l’hydrogène pourrait permettre de répondre à deux enjeux de la transition énergétique : se tourner vers des modes de transport plus respectueux de l’environnement et répondre aux problématiques de stockage liées aux énergies renouvelables.
Décarboner les moyens de transport
En faisant rouler les véhicules à l’hydrogène bas carbone, on pourrait réduire très significativement l’impact du secteur des transports sur l’environnement. En effet, les véhicules électriques peuvent être équipés d’une pile à combustible qui transforme l’hydrogène en électricité et en vapeur d’eau. Toutefois, pour que ceci soit pertinent sur le plan environnemental, il faut que l’hydrogène utilisé soit produit à partir d’énergies propres.
Certains véhicules roulent déjà à l’hydrogène. C’est notamment le cas des taxis Hype, circulant dans Paris. Le réseau de recharge commence à se développer en France : on devrait compter 100 stations d’ici la fin de l’année en France, puis entre 500 et 600 stations d’ici 2030. La recharge est particulièrement rapide avec les véhicules à hydrogène (environ 5 minutes), beaucoup plus que pour les véhicules 100 % électriques et l’autonomie est d’environ 500 km pour les modèles disponibles. Ceci est donc assez prometteur.
Répondre aux besoins de stockage des énergies renouvelables
Comme nous vous l’avons déjà expliqué dans ce précédent article sur le stockage des énergies renouvelables, ces dernières impliquent une production intermittente : un panneau solaire ne produit pas la même quantité d’énergie tout au long de la journée et il faut donc stocker l’excédent de production pour l’utiliser lorsqu’on en aura besoin.
L’hydrogène peut permettre de répondre à ces problématiques. En effet, il est possible d’utiliser les excédents de production d’énergies renouvelables pour produire de l’hydrogène bas carbone, via l’électrolyse de l’eau. On peut ensuite injecter cet hydrogène dans le réseau de gaz naturel et le consommer comme tel. C’est ce qu’on appelle le “Power to gas”. Il est aussi possible de le stocker puis de le reconvertir en électricité lorsqu’on en a besoin. .
Il y a donc de vrais défis autour de la production d’hydrogène vert et décarboné. La filière manque encore de maturité mais est assez prometteuse grâce à ses applications très utiles pour la transition énergétique. La Programmation Pluriannuelle de l’Énergie propose d’atteindre une part de 10 % d’hydrogène produit à base d’énergies renouvelables d’ici 2023. Affaire à suivre…
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