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Hydrogène vert 

Vers un écosystème 100% décarboné  

 

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L'hydrogène sera-t-il pour le 21ème siècle ce que le pétrole fut au 20ème siècle ? La France a en tout cas, choisi d’y consacrer 7,2 milliards d'euros d'ici 2030 dans son plan de relance. L'Union Européenne elle-même s’est mise en ordre de bataille en lançant en juillet dernier un ambitieux programme destiné à créer une alliance industrielle continentale autour de l’hydrogène, pour que celui-ci représente 12 à 14% du mix énergétique d'ici la moitié du siècle. L'hydrogène est un produit utilisé dans l’industrie pétrolière, chimique, ou pour la mobilité. Mais l’hydrogène, c’est quoi exactement ?  

Electrolyse de l'eau L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers, c’est le principal constituant du soleil et de la plupart des étoiles. C’est aussi l’élément le plus simple et le plus léger (11 fois plus léger que l’air), il n’est constitué que d’un seul proton et d’un électron. Il est introuvable à l’état pur, on le retrouve principalement dans l’eau (H2O) ou dans des gaz naturels comme le méthane (CH4). De ce fait, il est nécessaire de l’extraire de ces éléments pour l’exploiter.

Il existe différentes techniques pour produire de l’hydrogène, certaines très polluantes, d’autres parfaitement écologiques (mais un peu plus chère). En France, la production d’hydrogène industriel représente plus de 900 000 tonnes par an. Les trois marchés les plus importants sont la désulfurisation de carburants pétroliers (60%), la synthèse d’ammoniac principalement pour les engrais (25%) et la chimie (10%). Aujourd’hui, l’hydrogène est produit à 94% à partir d’énergies fossiles en France (gaz, charbon, hydrocarbures) : on l’appelle, « l’hydrogène gris ». La production d’hydrogène gris est responsable de l’émission de 11,5 Mt de CO2 en France, soit environ 3 % des émissions nationales.

L’enjeu de produire un hydrogène vert, constitue donc un levier essentiel pour la poursuite de la transition énergétique vers la neutralité carbone à l’horizon 2050.  

L’hydrogène n’est pas une source d’énergie, c’est un vecteur énergétique, qui peut se substituer à tous les usages d’hydrocarbures fossiles comme le pétrole ou le gaz. Caroline Mazolleni – Responsable Business Unit Smart energy 

De multiples applications...

L’hydrogène est dit « vert », lorsque sa production est réalisée à partir d’électricité renouvelable. Les énergies solaires, éoliennes, etc, sont donc apparues comme une évidence dans la course à l’hydrogène vert. En utilisant l’énergie récoltée par un panneau photovoltaïque ou une éolienne par exemple, il est désormais possible de produire de l’hydrogène renouvelable, et même de stocker le surplus d’énergie si nécessaire.  

En utilisant de l’eau par exemple (H2O), il est possible de séparer les molécules d’oxygène et d’hydrogène, et de les refaire fusionner plus tard. Les deux procédés produisent de l’énergie. Le grand défi se trouve dans le stockage. L’hydrogène peut prendre plusieurs états : gazeux, liquide, ou même métallique, mais c’est sous la forme gazeuse qu’il est le plus souvent stocké. Pour cela, il est nécessaire de le garder sous de très grandes pressions (700bar environ). Il est également indispensable de disposer d’un contenant parfaitement étanche.  

L’utilisation de l’hydrogène concerne principalement la mobilité et l’industrie ; et dans une moindre mesure pour l’alimentation en énergie des bâtiments. C’est un enjeu majeur sur lequel nous nous investissons depuis plusieurs années. 

Une solution très prometteuse pour la mobilité

Recharge électrique véhicule En matière de transport par exemple, l’hydrogène est une solution très prometteuse. Notamment en ce qui concerne la mobilité lourde (Camion, transports en commun, etc…). 

Les grands avantages de la mobilité hydrogène sont l’autonomie des véhicules et le temps de ravitaillement, qui sont comparables au diesel par exemple. Il est possible d’utiliser une technologie appelée électrolyseur, qui va dans un premier temps transformer la molécule d’eau par oxydation, en dihydrogène (H2).

Une fois le dihydrogène récolté, une pile à combustible, elle aussi dans le système va dans un second temps retransformer cet hydrogène en électricité. Ce procédé ne rejette qu’un petit d’eau liquide, et est donc non polluant. Il est donc tout à fait envisageable d’appréhender un futur où la majorité des transports sont équipés d’un système à l’hydrogène, réduisant fondamentalement les émissions de gaz à effet de serre.

Pour cela, il faudra toujours mieux répondre aux problèmes posés par le stockage, mais également suivre de très près les innovations en matière de pile à combustible et de batterie. Lorsque ces dernières seront capables de surpasser les systèmes à essence (en matière de coût et d’autonomie) la révolution des transports commencera enfin. Ce procédé issu de l’électrolyse est aussi utilisé dans certaines infrastructures et dans les transports qui les rendent bien plus écologique, voire complétement autonome en énergie. En Allemagne, Alstom a déjà mis en place plusieurs lignes ferroviaires utilisées par des trains à l’hydrogène 

Il est donc tout à fait envisageable d’appréhender un futur où la majorité des transports sont équipés d’un système à l’hydrogène, réduisant fondamentalement les émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, il faudra toujours mieux répondre aux problèmes posés par le stockage, mais également suivre de très près les innovations en matière de pile à combustible et de batterie. Lorsque ces dernières seront capables de surpasser les systèmes à essence (en matière de coût et d’autonomie) la révolution des transports commencera enfin. Ce procédé issu de l’électrolyse est aussi utilisé dans certaines infrastructures et dans les transports qui les rendent bien plus écologique, voire complétement autonome en énergie. En Allemagne, Alstom a déjà mis en place plusieurs lignes ferroviaires utilisées par des trains à l’hydrogène.

Une solution pour garantir une autonomie énergétique au sein des bâtiments 

Panneau photovoltaïque bâtiment Dans le secteur du bâtiment ou des sites isolés, l’utilisation de l’hydrogène nécessite nécessairement d’être couplé à une installation électrique renouvelable afin de combler le problème d’intermittence, causé par l’irrégularité de la production électrique (déséquilibre de production en fonction de la météo ou de l’absence de soleil). C’est par exemple le défi qui a été réussi au travers d’un projet d’antenne de communication d’avion de ligne (DGAC) dans lequel un système à l’hydrogène a été installé pour garantir une autonomie énergétique de cinq jours en cas de problème. Un critère de sécurité primordial dans certains secteurs d’activité et sur lesquels nous investissons au maximum.  

Mais nous sommes également à l’origine d’autres projets innovants : un parking à quatre niveaux, complètement autonome en énergie, par exemple.  Ce dernier dispose d’une ombrière photovoltaïque en guise de toiture, d’un système de récupération d’eau de pluie, mais également d’un système de production d’hydrogène grâce à un électrolyseur. Ainsi, l’ensemble des éclairages et la sécurité du parking est assurée 24H/24H sans qu’un apport extérieur d’énergie ne soit appliqué.  

L’objectif de ce projet était de démontrer que de telles infrastructures autonomes sont possibles, fiables, et surtout durables dans le temps.