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Hydrogène : la promesse d’une révolution énergétique ?

Le mot est sur toutes les lèvres. Celles des géants énergétiques, des écologistes en passant par celles des industriels : l’hydrogène. Objet de convoitise, ce vecteur d’énergie le plus abondant sur Terre est-il véritablement la promesse d’une révolution énergétique ?

Alexandre Bertin, responsable Innovation et Prospective chez Unitec hydrogène

Alexandre Bertin, responsable Innovation et Prospective chez Unitec © Louis Piquemil

Petit par sa simplicité, grand par son potentiel !

Souvent cité comme le carburant du futur, l’hydrogène présente un potentiel immense pour alimenter en énergie des secteurs variés, allant du transport à l’industrie lourde. Sa capacité à stocker l’énergie de manière dense le rend particulièrement attrayant dans un contexte où les sources d’énergie renouvelable sont privilégiées. Malgré ses atouts, l’hydrogène n’est pas la panacée. Sa production, son stockage et son utilisation soulèvent des questions complexes.

Dès la production, des freins identifiés

Premier hic : l’extraction pose des problèmes techniques obligeant les opérateurs à trouver des solutions à l’impact plus ou moins néfaste sur l’environnement. En effet, l’hydrogène gris, produit à partir de combustibles fossiles (94 % de la production totale) reste une solution court-termiste au vu des objectifs de réduction des gaz à effet de serre (GES).

L’utilisation de sources d’énergie plus propres s’avère la piste privilégiée par la recherche-développement… à l’image de l’hydrogène « vert », produit par électrolyse de l’eau.

Autre voie possible : la biomasse, à partir de laquelle des bactéries sont capables d’extraire de l’hydrogène. Une méthode qui évite le recours aux combustibles non renouvelables… Demain, il sera possible d’introduire dans les réseaux de gaz une portion non négligeable de bio hydrogène à l’image de la ville de Malmö en Suède avec sa flotte de bus.

Stockage et transport : des alternatives à étudier

Différentes méthodes de stockage existent, avec des avantages comme des inconvénients : celui en forme liquide offre une densité élevée, mais est coûteux et nécessite des températures très basses. Le stockage gazeux est, quant à lui, léger mais requiert une compression importante, augmentant ainsi l’encombrement et la masse. Quant au stockage solide et chimique, via des vecteurs comme l’ammoniac ou des liquides organiques, il permet une meilleure facilité de transport, mais implique des coûts et des pertes d’énergie supplémentaires.

Parmi les exemples à suivre ? Des innovations françaises, comme les bouteilles en acier de haute pression de Roth2 et le support liquide à base de silice d’HySiLabs, qui offrent des solutions prometteuses pour un stockage et un transport plus efficaces et sécurisés de l’hydrogène.

L’hydrogène et ses applications

Au-delà de son rôle dans la transition énergétique, l’hydrogène offre des opportunités dans de nombreux domaines, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles innovations et améliorations technologiques. Selon le ministère de l’Écologie, en France, trois marchés de l’hydrogène émergent : le raffinage des carburants (60 %), la production d’ammoniac pour les engrais agricoles (25 %) et la chimie (10 %).

Responsable de près de 30 % des émissions françaises de gaz à effet de serre, le secteur des transports représente un véritable enjeu pour les pouvoirs publics. L’hydrogène s’envisageant comme une solution d’avenir pour un transport décarboné, trois voies sont aujourd’hui en développement : la pile à combustible qui permet de stocker et distribuer l’énergie pour les véhicules lourds (camions, bus ou train) ; les constructeurs automobiles investissent dans l’Hydrogen ICE, à savoir la transformation des moteurs à explosion essence leur permettant d’injecter une proportion non négligeable d’hydrogène. Hyundai a d’ailleurs présenté en janvier dernier à Las Vegas, sa feuille de route Hydrogen Vision 2040 qui mise fortement sur ce type de moteur. Enfin, l’e-fuel, carburant de synthèse produit par électrolyse à partir de dioxyde de carbone et d’hydrogène actuellement en déploiement, reste en retrait en raison des coûts très élevés de production.

Utiliser l’hydrogène comme intrant énergétique en substitution du charbon et du gaz naturel dans les procédés industriels (sidérurgiques, chimiques, etc.) et développer des techniques de production de carburants synthétiques à émission neutre (combinant hydrogène et dioxyde de carbone) sont les axes choisis par la France pour décarboner son industrie. En ce sens, à l’occasion de l’Assemblée générale de France Hydrogène qui s’est tenue en février 2023, le ministre délégué chargé de l’Industrie, Roland Lescure a réaffirmé les engagements de 2018 puis dans la Stratégie nationale énoncée en 2020, de faire de la France l’un des leaders mondiaux de l’hydrogène décarboné tout en investissant massivement dans la production d’hydrogène « vert » comme levier de décarbonation de l’industrie.

Faire de la France l’un des leaders mondiaux de l’hydrogène décarboné

3e marché et non des moindres, celui du chauffage et de l’électricité domestiques. L’hydrogène peut également être utilisé dans les centrales électriques et les systèmes de chauffage. Les centrales électriques à hydrogène, combinées à la capture et au stockage du carbone, peuvent fournir une électricité bas carbone. Dans le secteur du chauffage, l’hydrogène pourrait être mélangé au gaz naturel ou utilisé pur dans les réseaux de distribution de gaz, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre des bâtiments. C’est notamment ce que propose Therma Group avec sa chaudière domestique à hydrogène.

Encore bien des défis à relever

Certes l’hydrogène présente un potentiel considérable en tant que source d’énergie propre mais il doit encore surmonter plusieurs obstacles pour réaliser pleinement son potentiel. Les coûts de production restent largement supérieurs à ceux des énergies fossiles et la production d’hydrogène « vert » nécessite des investissements coûteux en infrastructures, comme le souligne le CEREME (Cercle d’Étude Réalités Écologiques et Mix Énergétique) : « les technologies […] sont soit insuffisamment matures, soit encore excessivement onéreuses, soit les deux ».

Produire de l’hydrogène, c’est être dépendant des technologies et matériaux rares (comme le cobalt ou le lithium)

Autre écueil : l’efficacité énergétique. Le rendement d’une pile à combustible est de l’ordre de 25 % à 35 %, là où celui d’une batterie classique serait compris entre 70 % et 80 %. Enfin, produire de l’hydrogène, c’est être dépendant des technologies et matériaux rares (comme le cobalt ou le lithium). Quid de la souveraineté énergétique pour des pays comme la France ? Les enjeux écologiques à l’échelle mondiale nous somment d’agir et de manière urgente ! Si l’hydrogène fait partie des solutions d’avenir pour un monde décarboné, compter sur l’innovation et le progrès technique n’est cependant pas suffisant. Parmi les clés ? Allier un comportement plus sobre en besoins énergétiques et une politique volontariste forte pour passer d’un modèle fondé sur la consommation de ressources non renouvelables et polluantes à un modèle plus vertueux basé sur la consommation d’énergies propres.

 

3 questions à

Benjamin STRAUBHAAR, Responsable Produit, Hydrogène & GNC – MADIC Industries

Madic Industries (Groupe Madic, 1 400 employés, 30 sites dans le monde, 6 000 stations de service équipées, 20 000 points de recharge électrique et 25 000 terminaux de paiement extérieurs construits et installés) est implantée en Nouvelle-Aquitaine via son Pôle Technologique à Saint-André-de-Cubzac. En développant des stations multi-énergies, l’entreprise fait du développement des stations d’hydrogène, un axe stratégique pour les années à venir.

Qu’apporte la station pilote hydrogène que vous développez en Gironde ?

En cours de déploiement sur notre Pôle Technologique de Saint-André-de-Cubzac, cette station hydrogène intègre des technologies de pointe dans la distribution tels qu’un compresseur innovant, un refroidisseur à faible pouvoir de réchauffement global et un système de paiement facilité. Cela contribue à stimuler l’innovation technologique, attirant ainsi des investissements et des talents. Véritable centre d’innovation, elle crée un écosystème propice au développement économique local et doit favoriser l’émergence de start-ups, encourager les entreprises à diversifier leurs activités et attirer les industries de haute technologie dans la région.

 

Quelles perspectives pressentez-vous pour ce marché de l’hydrogène ?

De très prometteuses ! C’est un vecteur clé dans la transition énergétique. Carburant dit « propre », il offre la possibilité de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’industrie ou les transports en ce qu’il est particulièrement attractif pour les véhicules lourds (camions, bus, cars), où l’électrification est moins pertinente, offrant une alternative zéro émission aux combustibles fossiles.

L’hydrogène peut également jouer un rôle crucial dans le stockage d’énergie à grande échelle, permettant de lisser les fluctuations de la production d’énergie renouvelable intermittente comme l’éolien et le solaire. Cette capacité de stockage peut stabiliser les réseaux électriques et accroître la fiabilité des sources d’énergie renouvelable.

 

En quoi votre activité participe-t-elle de l’indépendance énergétique de l’Europe ?

En promouvant l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique, nous aidons à diversifier les sources d’énergie de l’Europe. Cela réduit la dépendance à l’égard des importations de combustibles fossiles, tout en renforçant la sécurité énergétique de la région. En investissant dans des technologies de production d’hydrogène à partir de ressources locales telles que l’énergie éolienne, solaire et hydraulique, nous contribuons à développer des sources d’énergie domestiques et renouvelables.

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