Hydrogène, Hydrogène, est-ce que j’ai une gueule d’hydrogène, moi ?

Dans le cadre de la réflexion stratégique qui s’ouvre en avril nous donnons la parole à des sympathisants et bénévoles actifs sur des sujets d’actualité. En avant-première cet article proposé par Roland F. et Luc G. qui sont très actifs !

On parle beaucoup de filière hydrogène ces temps-ci et cela semble être un nouvel Eden pour la transition énergétique. 9 milliards par ci, 7 milliards par là. Que se passe-t-il ?

Des bénévoles de Grési21 intéressé par le sujet on souhaité partager leur point de vue. Explications.

La nouvelle filière hydrogène, très soutenue par les aides publiques, doit permettre de décarboner notre industrie et notre production d’énergie. Ah bon ! et comment ?

  • On parle de produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau et non plus par cracking de gaz naturel, basé sur l’utilisation de produits fossiles  (1).
  • Cette électrolyse sera idéalement à terme produite à partir d’énergie renouvelable.

C’est donc cette solution d’électrolyse qui pourra permettre de décarboner l’industrie : en éliminant la consommation des produits fossiles d’une part et en produisant de l’hydrogène à partir d’énergie renouvelable d’autre part.

Aujourd’hui l’électrolyse de l’eau à partir d’élecctricité renouvelable ne représente que 4 % de la production d’hydrogène (c’est cher, et nous n’avons pas d’excédent d’énergie renouvelable à valoriser) et son rendement est encore améliorable. C’est néanmoins une alternative prometteuse au cracking pour la production d’hydrogène « vert » à grande échelle. Notons qu’en France, l’hydrogène produit par électrolyse est déjà décarboné, du fait que l’électricité d’origine nucléaire est décarbonée … mais pas renouvelable …

Mais ne rêvons pas : cette transition énergétique, quelque louable soit-elle, se fera sur plusieurs dizaines d’années.

Le cracking de gaz reste une voie attirante pour les financiers en raison de son coût. Son gros défaut est l’émission massive de CO2.

Il faudrait donc lui associer la séquestration du CO2 produit par ce processus pour décarboner l’hydrogène produit aujourd’hui. Cette séquestration est une technologie mature et peut être faite en milieu naturel (poche en sous-sol). Elle a néanmoins un coût élevé ce qui explique la rareté actuelle de ce processus. Mais ce mouvement est irréversible et contribuera à rapprocher les coûts des deux énergies.

Les applications principales sont pour la chimie, le stockage et la propulsion.

  • Fabrication d’hydrogène pour l’industrie chimique (ammoniac pour engrais) et pétrochimique (pour l’hydrocraquage du pétrole et la désulfuration des carburants).
  • Fabrication d’hydrogène pour les piles à combustible (transport, génération d’énergie locale).
  • Stockage d’énergie électrique renouvelable
    • par stockage local de l’excédent photovoltaïque, éolien, hydroélectrique, sous forme d’hydrogène puis réutilisation ultérieure via une pile à combustible réversible (produit du H2 à partir d’électricité ou produit de l’électricité à partir de H2) ou stockage dans le réseau gaz existant par transformation en méthane (méthanation). Mais à ce jour les rendements sont faibles et génère de la perte d’énergie.
      Un leader mondial de cette technologie est la société SYLFEN, basée au coeur du Grésivaudan au Cheylas et qui exploite un brevet du CEA.
  • Combustible pour
    • les bateaux (à court terme),
    • les véhicules terrestres -trains, camions, bus, voitures- (soit électriques via les piles à combustible, soit en combustible direct).
    • les avions (à long terme – cf l’annonce de Airbus d’un avion à H2 en 2035 – plus probablement disponible commercialement vers 2050 ou plus).
    • Les fusées, qui elles, ont déjà des moteurs à hydrogène !

Autres applications possibles, qui font le buzz, mais ne représentent pas un gros enjeu économique : Transports par dirigeables, stations de micro-génération en milieu isolé (refuges, …)

Il n’y a pas pour l’instant d’application de production d’hydrogène par des particuliers, par exemple en branchant un électrolyseur et un compresseur sur les panneaux photovoltaïques de sa maison ! En tout cas rien de sérieux à part quelques prototypes balbutiants qui s’étiolent rapidement. Ce n’est pas dans les plans des gouvernements Français et Allemand.

Même SYLFEN, cité plus haut, développe ses systèmes pour des bâtiments entiers.

En conclusion de ce point, il faut bien comprendre que cette technologie intéresse aujourd’hui la moyenne / grosse Industrie.

Les travaux à venir sont importants :

  • Cela va sans dire : massifier la production d’électricité renouvelable !
  • Maîtriser le processus d’électrolyse de l’hydrogène et réduire le coût de production.
  • Créer un réseau de distribution ou utiliser le réseau existant en stockant l’hydrogène sous forme de méthane
  • Massifier la production des piles à combustible de tous formats.
  • Assurer la sécurité des installations (syndrome du Hindenburg).

Quelques développements naissants :

  • Comme pour la voiture électrique à l’origine, ce sont de grosses organisations qui peuvent se permettre de déployer des flottes de véhicules à l’hydrogène : région AURA entre autres !
  • Mega-usine de piles à combustible à Lyon par la JV Michelin / Faurecia.
  • Objectif de 100 stations de distribution d’H2 en 2023 dans le PPE.
  • Prolongateurs d’autonomie à H2 sur des concept-cars de Renault, PSA.

Et dès 2023, les 1ers trains à hydrogène seront sur les rails.

Le 5 mars 2021, la région Bourgogne-Franche -Comté a annoncé son intention d’acheter trois TER à hydrogène (1) à Alstom. Ils seront équipés d’une pile à combustible et d’un réservoir de H2, bien sûr !

Les essais sont prévus en 2023, les trajets commerciaux en 2024 ! Ils permettront ainsi de faire rouler des trains électriques « verts » sur des lignes non électrifiées. « Bimode », ils pourront aussi se brancher sur les caténaires existants.

Enfin, citons un énorme avantage pour la France et l’Allemagne : nous avons des champions mondiaux de l’hydrogène ! Air Liquide, Siemens pour les piles à combustible et la production d’H2, Alstom pour les trains.

Et en Isère, nous ne sommes pas en reste avec Symbio (piles à combustible), McPhy (électrolyseurs, stations H2), HRS (stations H2), Sylfen (stockage d’énergie en H2 et cogénération pour bâtiments tertiaires et industriels).

Notons pour finir, qu’il existe bien sûr, des oiseaux de malheur qui considèrent ce développement comme une aberration et une impasse économique. Peut-être les mêmes qui prédisaient que le PhotoVoltaïque ou la voiture électrique n’avaient pas d’avenir …

Mais avec du recul, il semble que nous sommes bien en piste pour un nouvel eldorado de l’énergie !

Une brique parmi les autres pour une transition réussie ?

L’hydrogène semble donc avoir sa place dans la transition énergétique attendue pour le stockage d’électricité inter saisonnier nécessaire lorsque l’on veut atteindre les 100% de nos besoins en électricité renouvelable, mais cette brique ne doit pas masquer n’aura un intérêt que si les 2 briques précédentes, et essentielles, sur lesquelles travaillent Grési21 sont présentes :

  • baisse des consommations pour limiter nos besoins
  • production massive d’énergie renouvelable pour justifier un stockage de l’excédent : aujourd’hui l’électricité renouvelable produite ne couvre que 23% de nos besoins en électricité !

Et vous comment voyez-vous l’usage de l’hydrogène ? Réagissez en particpant à la réflexion stratégique de Grési21, en nous proposant un article ou une suggestion, écrivez à Roland : r.flageollet@yahoo.com

(1) Cracking du gaz naturel :
Du méthane – CH4 – ou du GPL (mélange de Butane et de Propane) est décomposé par vaporeformage (vapeur d’eau + catalyseur), il reste de l’hydrogène, H2, et du CO2.
Méthane et GPL sont des produits fossiles, soit extraits du sous-sol, soit résidus de la distillation du pétrole pour le GPL, soit du Bio Méthane, produit par des fermenteurs.
Le Méthane est un des gaz à effet de serre les plus puissants.

(2) https://www.h2-mobile.fr/actus/ter-hydrogene-bientot-realite-region-bourgogne-franche-comte/

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