La crise énergétique mondiale, pousse les pays du monde à trouver différentes alternatives énergétiques pour un avenir neutre en Co2. Pour une transition énergétique réussie, il faut pouvoir proposer un mix de différentes énergies renouvelables afin d’avoir un panel de solutions.
Beaucoup controverser ces dernières années l’hydrogène fait beaucoup parler. Certains la considèrent comme une énergie durable et utilisable dans la transition énergétique, d’autres non. Aujourd’hui nous allons décrypter pour vous, tous les secrets de cette énergie et vous présenter les différents avantages et inconvénients ainsi que les projets en cours.
Bonne lecture à tous 👓
L'hydrogène, c'est quoi ?
Jules Verne disait : » Un jour l’eau serait employée comme source de combustibles : l’hydrogène et l’oxygène qui la constituent, utilisés isolément ou simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisables ».
Ce qu’on appelle aujourd’hui le « moteur à eau » n’est plus tout à fait un rêve d’écrivain. Grâce au d’hydrogène, produit à partir de l’eau et qui en brûlant dans l’air, produit lui-même de l’eau, la réalité est sur le point de rejoindre la fiction.
L’hydrogène est un gaz incolore, inodore et non toxique (durable). Il est présent dans l’air que nous respirons (en très faible quantité) et également dans l’eau et dans de nombreux autres composés chimiques.
Comment produit-on de l'hydrogène ?
Aujourd’hui il existe plusieurs méthodes pour produire de l’hydrogène. Voici les trois méthodes de production :
Production à partir de combustibles fossiles
L’hydrogène peut être produit à partir de gaz naturel, de charbon ou de pétrole grâce à un processus appelé reformage. Cette méthode est très courante car elle est relativement peu coûteuse et permet de produire de grandes quantités d’hydrogène. Cependant, elle est également source d’émissions de gaz à effet de serre et n’est donc pas considérée comme une méthode de production d’hydrogène propre.
Production par électrolyse de l’eau
Cette méthode consiste à utiliser de l’électricité pour séparer les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène. L’hydrogène ainsi produit est considéré comme propre car il ne génère aucune émission de gaz à effet de serre. Cependant, cette méthode est plus coûteuse que la production à partir de combustibles fossiles et nécessite une source d’énergie renouvelable pour être vraiment durable.
Production à partir de biomasse
L’hydrogène peut également être produit à partir de la biomasse, telle que les déchets agricoles ou forestiers. Cette méthode est également considérée comme propre, car elle permet de recycler les déchets et produire de l’hydrogène sans émissions de gaz à effet de serre. Cependant, elle est encore en développement et n’est pas encore largement utilisée.
Les différents types d'hydrogène
Hydrogène vert
Fabriqué par électrolyse de l’eau à partir de l’électricité provenant uniquement d »énergie renouvelable.
Hydrogène gris
Fabrique par procédés thermochimiques avec comme matière 1ère des sources fossiles (charbon ou gaz naturel).
Hydrogène bleu
Fabriqué de la même manière que l’hydrogène gris, à la différence que le Co2 émit lors de la fabrication sera capté pour être réutilisé ou stocké.
Hydrogène jaune
Fabriqué de la même manière que l’hydrogène vert mais l’électricité provient essentiellement de l’énergie nucléaire.
Comment est stocké l'hydrogène ?
Une fois fabriqué, l’hydrogène peut être stocké puis acheminé jusqu’à son lieu de distribution et d’utilisation. Mais concrètement, comment stocker l’hydrogène ?
Aujourd’hui il existe plusieurs méthodes (transformation) pour stocker l’hydrogène :
- L’hydrogène sous forme comprimée : il est comprimé dans des réservoirs sous haute pression (jusqu’à 700 bars). Ex : 7 litres d’hydrogène contiennent autant d’énergie qu’un litre d’essence.
- L’hydrogène sous forme liquide : il est refroidi à une température de -253 degrés pour le stocker sous forme liquide dans des réservoirs cryogéniques. Ex : 4 litres d’hydrogène liquéfié équivaut à 1 litre d’essence.
- L’hydrogène sous forme solide : il est stocké sous forme de composés solides (hydrures métalliques), qui sont capables d’absorber et de relâcher de l’hydrogène à des pressions et des températures spécifiques.
Chacune des méthodes de stockage de l’hydrogène présente des avantages et des inconvénients non négligeables.
Comment est transporté l'hydrogène ?
Le choix de transport de l’hydrogène sera décidé en fonction de la quantité à transporter, de la distance, de la sécurité et des réglementations locales sur l’hydrogène. De nos jours il existe 4 méthodes pour transporter l’hydrogène :
Transport de Pipeline
Transport en camion-citerne
Transport en contener
Transport en bateau
Comment est utilisé l'hydrogène aujourd'hui ?
Actuellement, on utilise l’hydrogène sous deux façons :
- En utilisation de matière 1ère pour la production d’Ammoniac (engrais) et méthanol.
- En utilisation comme réactif pour les procédés de raffinage des bruts en produits pétroliers, carburants et biocarburants.
Plus les années passent plus l’hydrogène, s’inscrit dans la multitude de solutions durables de la transition énergétique.
Décarbonner les transports
Doucement mais sûrement, l’hydrogène est de plus en plus utilisé pour décarboniser les transports. L’objectif : faire baisser les émissions de Co2 des véhicules fins de faire diminuer la présence de particules fines dans l’air.
Les transports en quelques chiffres
Un véhicule diesel produit entre 40 et 45 tonnes de CO2, durant sa vie (durée de vie d’un véhicule). En comparaison, un véhicule à hydrogène produit par électrolyse renouvelable produit moins de 15 tonnes.
En bref, la voiture à hydrogène n’a un impact carbone près de 74% moindre que les véhicules traditionnels thermiques.
Le moteur à hydrogène
Le moteur thermique à hydrogène
L’objectif est de remplacer le moteur thermique à essence en moteur thermique à hydrogène pour réduire les émissions de Co2 dans l’air. L’avantage principal réside dans le bilan environnemental : combinée avec combustion de l’oxygène, la combustion de celui-ci produit essentiellement de l’eau et de la chaleur et ne va rejeter que des oxydes d’azote.
La pile combustible dans les voitures électriques
Les constructeurs automobiles travaillent sur la pile à combustible comme générateurs d’électricité pour les véhicules électriques. L’objectif : alimenter une pile combustible via l’hydrogène qui laquelle produire de l’électricité pour permettre de faire fonctionner le moteur électrique et faire avancer le véhicule. Cette solution permettra de pallier la limitation en autonomie et le temps de recharge des batteries électriques.
Le train et l'avion à hydrogène
Le train à hydrogène
Sera-t-il la norme dans un avenir proche ? Pour l’instant les essais semblent positifs. Le train à hydrogène a été inaugurée en Allemagne en 2022, une 1ère mondiale. C’est quatorze trains qui sont venus remplacer certaines locomotives à diesel. Ces trains sont alimentés par une pile à combustible installée dans la toiture du train. D’après les différents retours sur l’exploitation du train à hydrogène, les freins au déploiement de cette énergie seraient surtout économiques (remplacement des lignes existantes ainsi que les infrastructures nécessaires au bon fonctionnement).
L’avion à hydrogène
Il fait rêver et donne déjà lieu à beaucoup de projets ambitieux, cependant il doit encore répondre à un certain nombre de questions en therme de technologie, d’environnement et de sécurité. Airbus a déjà présenté trois concepts d’avions à propulsion d’hydrogène qui devraient voir le jour en 2035.
L'hydrogène pour stocker l'électricité
Stocker l’énergie sous forme d’hydrogène pourrait nous permettre de pallier l’intermittence des énergies renouvelables (éolien et solaire) en optimisant la capacité de production électrique.
Par exemple : quand le réseau est excédentaire (production électrique supérieure à la consommation), l’hydrogène pourra être stocké sur le court ou long terme. Et dans le cas contraire (réseau déficitaire) l’hydrogène stocké pourra être réutilisé dans une pile à combustible pour fabriquer de l’électricité. Il peut aussi être ré injecter dans les réseaux de gaz.
Le projet North 2 au large des Pays Bas
North 2 est aujourd’hui le plus grand projet de production d’hydrogène vert en Europe. L’objectif est de produire de l’hydrogène vert en utilisant de l’électricité renouvelable provenant de l’éolien offshore au large des Pays-Bas.