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Hydrogène vert : tout ce qu’il faut savoir

Hydrogène vert : tout ce qu’il faut savoir

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La recherche d’une énergie propre et économiquement viable est le défi majeur d’une transition écologique réussie. Dans ce contexte, l’hydrogène apparaît comme un candidat sérieux et porteur d’espoir. Étant capable d’être transporté et stocké, il pourrait remplacer peu à peu les énergies fossiles dans plusieurs domaines d’utilisation. Comment est produit l’hydrogène vert ? Quels sont ses atouts et comment peut-on s’en servir ? Découvrez tout ce qu’il y a à savoir sur l’hydrogène vert. 

 

 

Sommaire :

 

1. Qu'est ce que l'hydrogène vert ?

2. Comment produire de l'hydrogène vert ?

3. Quelles sont les utilisations possibles de l’hydrogène vert ?

4. Quels sont les atouts de l’hydrogène vert ?

5. Vers une utilisation à grande échelle ?

 

 

1. Qu'est ce que l'hydrogène vert ?

 

L’hydrogène est l’un des éléments chimiques les plus présents naturellement sur Terre. Il est capable de stocker de l’énergie, puis de la libérer plus tard de manière contrôlée. L’inconvénient de l’hydrogène est qu’il ne se trouve pas « seul » dans la nature. Il est presque toujours associé à d’autres éléments comme l’oxygène dans le cas de la molécule d’eau (H2O) ou le carbone dans le cas du méthane (CH4). Il est donc nécessaire de le dissocier de ces autres éléments pour pouvoir exploiter ses propriétés. 

 

La séparation des différents éléments chimiques est une opération qui nécessite elle-même de dépenser de l’énergie. Lorsqu’une énergie renouvelable est utilisée pour produire cette réaction, on dit que l’hydrogène obtenu est « vert ». 

 

La couleur associée à l'hydrogène ne signifie pas que l’élément fabriqué est différent. Elle donne simplement une indication sur la manière dont il est produit. L’hydrogène gris est actuellement le plus répandu. Produit à partir d’énergies fossiles comme le gaz naturel, sa fabrication libère 10 à 12 tonnes de CO2 pour 1 tonne d’hydrogène produite. 

 

 

2. Comment produire de l'hydrogène vert ?

 

Pour produire de l’hydrogène vert, un courant électrique traverse de l’eau pour dissocier l’oxygène (O) et l’hydrogène (H2) qui la composent. Il s’agit de la réaction d’électrolyse de l’eau. Pour que l’hydrogène soit vert, l’électricité utilisée doit provenir de sources renouvelables (éoliennes, panneaux solaires). À noter que l’électricité provenant du nucléaire permet d’obtenir d’un hydrogène jaune. 

 

 

3. Quelles sont les utilisations possibles de l’hydrogène vert ?

 

Si l’hydrogène est autant plébiscité, c’est qu’il a de nombreuses applications possibles. Il peut être converti sous forme d’électricité, de force mécanique ou de chaleur. Voici des exemples d’utilisations pertinentes de l’hydrogène vert :

 

Le stockage d’énergie

Le premier atout de l’hydrogène est de pouvoir stocker l’énergie afin de la réutiliser plus tard. Il peut être une solution efficace pour parer à l’intermittence des énergies provenant des sources renouvelables. Combiné à des panneaux photovoltaïques, l’hydrogène permet par exemple de mieux gérer la distribution différée d’une énergie propre.

 

 

La production d’électricité 

Avec les piles à combustible, de l'oxygène provoque une réaction chimique avec un réservoir d’hydrogène gazeux. La combustion de l’hydrogène est alors utilisée pour produire une énergie électrique ainsi que de l’eau et de la chaleur. De nombreux progrès technologiques dans le domaine de la fabrication de piles à combustible ont permis d’améliorer leur efficacité et de réduire les pertes d’énergie lors de la combustion. Ce système pourrait donc être une alternative sérieuse aux actuels modes de production d’électricité.

 

 

Le transport

Pour trouver une alternative aux carburants classiques et aux émissions de CO2 dues au transport, des véhicules alimentés par des piles à combustible existent déjà sur le marché. La réaction de combustion de l’hydrogène ne produit pas de CO2, ni de particules fines. Le seul élément évacué est de l’eau

 

La technologie de moyens de transport fonctionnant à l’hydrogène est à ce jour bien maîtrisée. La combinaison d’une pile à combustible et d’un moteur électrique permet de bénéficier d’une meilleure autonomie que les véhicules électriques classiques.

 

Cette technologie peut être utilisée pour les voitures, mais également les autobus, les camions de transport de marchandises et les engins industriels de portage. Leur diffusion est cependant limitée en raison de leur prix d’achat important et de leur coût d’exploitation. 

 

À plus grande échelle, l’hydrogène peut être utilisé dans le transport ferroviaire, maritime ou aérien.

 

 

L’industrie

L’industrie est responsable d’une grande partie des émissions de gaz à effet de serre. Le développement de l’hydrogène comme vecteur d’énergie pourrait permettre de la décarboner en optant pour une énergie plus propre. Il est déjà utilisé dans certains domaines d’activité pour produire l’électricité et la chaleur nécessaires aux différents processus de fabrication. Mais il s’agit en majorité d’hydrogène gris. L’enjeu réside désormais dans le remplacement progressif de l’hydrogène gris par de l’hydrogène vert pour une décarbonation réelle. 

 

 

4. Quels sont les atouts de l’hydrogène vert ?

 

S’il est un candidat sérieux pour remplacer peu à peu nos sources d’énergie actuelles, c’est qu’il possède de nombreux atouts non négligeables :

 

  • C’est une énergie propre : sa production (uniquement dans le cas de l’hydrogène vert) et sa combustion sont non carbonées. L’unique élément libéré est de l’eau.
  • L’hydrogène est disponible de façon très abondante sur Terre. C’est une ressource presque inépuisable.
  • Il représente un moyen efficace de stocker et redistribuer de l’énergie propre. Les problèmes d’intermittence des sources d’énergie renouvelables sont ainsi limités.
  • Il est capable d’être stocké et transporté.
  • Les technologies d’extraction et d’utilisation de l’hydrogène dans ses différents usages sont maîtrisées et sécurisées.
  • C’est un élément chimique performant : sa combustion génère une quantité importante d’énergie. Il est d’ailleurs utilisé dans le domaine de l’aérospatial pour la propulsion des fusées.

 

 

5. Vers une utilisation à grande échelle ?

 

L’hydrogène vert possède donc de nombreux atouts et ses applications sont variées. De plus, la plupart des technologies permettant de l’utiliser sont à ce jour maîtrisées. Alors, pourquoi n’est-il pas plus présent dans la part des énergies consommées ? Quels sont les freins qui empêchent aujourd’hui une utilisation à grande échelle pour tendre vers une « économie de l’hydrogène » ?

 

  • Le principal obstacle à une diffusion massive de l’hydrogène vert est son coût de production qui reste très élevé. En cause : le prix des énergies provenant de sources renouvelables (indispensables à la fabrication d’hydrogène vert), encore trop peu développées sur le territoire.  Une industrialisation des procédés d’électrolyse pourrait également permettre de réduire le coût global d’extraction en augmentant massivement l’échelle de production. 

 

  • La concurrence d’autres énergies propres, plus disponibles et moins onéreuses que l’hydrogène représente aussi un frein à sa démocratisation. Les technologies utilisant directement l’électricité pour fonctionner comme les batteries lithium-ion sont largement diffusées et maîtrisées. 

 

  • L’hydrogène gris représente aussi un concurrent direct de l’hydrogène vert. Il permet de bénéficier de tous les avantages de cet élément en tant que vecteur d’énergie mais, à un prix beaucoup moins élevé. Or, la production d’hydrogène gris provient d’énergies fossiles et libère du CO2 lors de la réaction d’extraction. Utiliser l’hydrogène comme pilier de la transition écologique n’a cependant du sens que si sa production elle-même est décarbonée. L’augmentation du prix du gaz naturel et la taxation du carbone, associés à la baisse des prix de l'électricité verte pourraient permettre de réduire l’écart de prix entre hydrogène gris et vert dans l’avenir. 

 

  • Le stockage de l’hydrogène reste très énergivore en raison de sa faible densité volumique. Il nécessite d’être fortement comprimé ou liquéfié pour pouvoir être transporté. 

 

  • Contrairement au développement massif de l’électromobilité, l’hydrogène vert ne bénéficie pas d’une forte volonté « publique » de favoriser ce mode d’énergie. Les véhicules fonctionnant à l’hydrogène restent chers et sont très peu mis en avant. En termes d’exploitation, les coûts sont également élevés et les installations annexes se font rares. Les stations service adaptées ou les infrastructures indispensables au stockage et au transport de l’hydrogène sont encore insuffisantes pour permettre sa démocratisation. L’émergence d’une économie de l’hydrogène nécessiterait un coup de projecteur public ainsi qu’un investissement économique de départ conséquent pour financer les structures nécessaires à son développement.

 

L’hydrogène est donc porteur d’espoir pour décarboner une économie basée principalement sur l’utilisation d’hydrocarbures et d’énergies fossiles. Avant d’être démocratisé et de remplacer peu à peu nos modes d’énergie actuels, de nombreux défis politiques et économiques devront cependant être relevés.

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