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L'hydrogène au coeur de la transition énergétique


Dans le cadre du Plan de relance de la transition écologique, le gouvernement annonçait en septembre dernier un investissement de 7,2 milliards d’euros dans l’hydrogène décarboné, étalé d’ici à 2030 et dont la moitié serait débloquée d’ici à 2023.

Alors pourquoi faire de « l’hydrogène vert » une priorité politique, quels en sont les avantages et les inconvénients et où en est-on aujourd’hui dans ce domaine ?



La France produit aujourd’hui un million de tonnes d’hydrogène par an, ce qui représente 1,5% de la production mondiale. Cependant 95% de l’hydrogène consommé dans le monde est ce que l’on surnomme de « l’Hydrogène gris ». Autrement dit, il est extrait des énergies fossiles grâce à un processus de vaporeformage (utilisation de vapeur d’eau surchauffée) extrêmement énergivore et qui émet beaucoup de CO2. Ce n’est donc bien évidemment pas là dedans que la France compte investir mais plutôt dans ce que le gouvernement appelle « l’hydrogène décarboné », un intitulé un peu large et donc stratégique qui désigne principalement l’hydrogène vert, le plus propre, issu des énergies renouvelables mais qui peut aussi tendre un peu vers le jaune, issu de l’énergie nucléaire.

Le processus qui permet d’extraire de l’hydrogène vert est appelé « électrolyse de l’eau » et il consiste à décomposer l’eau en dioxygène et dihydrogène grâce à un courant électrique issu des énergies renouvelables. L’hydrogène peut ensuite être stocké sous forme de gaz ou bien passé sous forme liquide, ce qui permet de le conserver plus facilement, car c’est le gaz le plus léger de l’univers (11 fois plus que l’air que l’on respire). Il faut donc de très grands conteneurs pour stocker une quantité minime d’hydrogène et par ailleurs il est difficile d’assurer une étanchéité totale du conteneur. Cependant il possède de belles propriétés énergétiques puisqu’il contient 2,2 fois plus d’énergie que le gaz naturel, 2,75 fois plus que l’essence et 3 fois plus que le pétrole. Un kilo d’hydrogène permet de fournir de l’énergie pour trois jours en moyenne pour une famille de 4 personnes.

Après l’avoir stocké, c’est grâce à une pile à combustible qu’on va le retransformer en électricité. L’ensemble des opérations est propre puisqu’elles ne rejettent que de la vapeur d’eau et de l’oxygène.

Le principal avantage de l’hydrogène vert est donc le stockage des énergies renouvelables dont la production est par essence fluctuante et conduit souvent à de grandes pertes car la capacité de stockage des batteries électriques est limitée.

L’un des meilleurs cas d’étude de ce couplage énergies renouvelables/hydrogène est le catamaran Energie Observer qui offre une autonomie complète en énergie et qui accomplit actuellement un périple de 6 ans autour du monde avec des escales dans de nombreuses villes. Ce bateau est alimenté grâce à l’hydrogène et à trois formes d’énergies renouvelables : le vent (via les éoliennes verticales), le soleil (grâce aux panneaux solaires) et la force de l’eau (à partir des hydroliennes). L’électricité produite est stockée dans des batteries. Quand celles-ci sont pleines, le surplus d’électricité alimente l’électrolyseur qui fabrique l’hydrogène à partir de l’eau de mer, celui-ci est ensuite stocké sous forme de gaz dans des bombonnes qui se trouvent sur le bateau. Quand les batteries électriques se vident, l’hydrogène est changé en électricité grâce à une pile à combustible pour alimenter les moteurs du bateau ainsi que les appareils électriques à bord.

L’hydrogène présente donc des avantages mais quels sont alors les inconvénients de ce vecteur énergétique ? Le premier est son coût : de 4,5 à 6€/kg contre 1,5€/kg pour l’Hydrogène gris. Ceci devrait être en partie pallié par la production de masse et les économies d’échelles ainsi que la possible taxation carbone de l’hydrogène gris. Le deuxième, comme évoqué précédemment, porte sur les difficultés logistiques qu’il présente de par le fait qu’il est très léger. Pour répondre à ce défi, les industriels ont tendance à le rendre liquide ou à le transformer en ammoniaque ou méthane. Enfin, 65% de l’électricité de départ est perdue au cours des procédés d’extraction par électrolyse et de transformation via la pile à combustible.




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