L'hydrogène, une piste de choix pour la transition énergétique

L’hydrogène (H2) est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers. C’est un gaz léger, très réactif, qui se combine avec beaucoup d’éléments chimiques. Comme les autres gaz, il peut être relativement facilement stocké sur de grandes périodes et peut répondre à de nombreux usages. Pour toutes ces vertus, l’hydrogène constitue une vraie piste d’avenir pour la transition énergétique en permettant le développement des énergies renouvelables décentralisées et l’explosion de solutions de mobilité décarbonées. Sous certaines conditions. Explications.

Publié le 23 mars 2022

L’énergie du futur ?

L’hydrogène est souvent présenté comme l’énergie du futur. Et on comprend facilement en quoi il paraît prometteur : c’est une ressource abondante, produisant à poids égal trois fois plus d’énergie que l’essence et qui, utilisée dans un véhicule avec une pile à combustible, ne rejette pas de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, seulement un peu de vapeur d’eau !
Mais aujourd’hui, 95% de l’hydrogène est produit à partir d’énergies fossiles (voir l’encart plus bas). Une alternative moins polluante existe: l’hydrogène bas carbone obtenu par électrolyse de l’eau. Une solution plus respectueuse de l’environnement.

Un mode actuel de production perfectible

Chaque année dans le monde, ce sont 63 millions de tonnes d’hydrogène qui sont produites. Le problème, c’est que le mode de production actuel de l’hydrogène émet du CO2. En effet, presque la totalité de sa production mondiale est faite à partir d’énergies fossiles et par le biais de deux procédés :

• d’une part, le « vaporeformage » de gaz naturel. A une température comprise entre 700 et 11OO °C, de la vapeur d’eau réagit avec le méthane pour produire du dioxyde carbone et du dihydrogène.
• d’autre part, la « gazéification » du charbon de bois. Brûlé à une température comprise entre 1200 et 1500 °C, le charbon de bois libère des gaz qui se séparent et se reforment, engendrant du monoxyde de carbone et du dihydrogène.

Le gros inconvénient de ces technologies est que pour chaque kilogramme d’hydrogène produit, il en résulte 10 kilogrammes de CO2. D’où le surnom « d’hydrogène gris » donné à l’hydrogène ainsi produit. Les 63 millions de tonnes d’hydrogène produites chaque année dans le monde génèrent ainsi 630 millions de tonnes de CO2. Soit l’équivalent de l’ensemble du transport aérien mondial…

L’atout de l’électrolyse

Pourtant, il existe une manière bien moins polluante de produire de l’hydrogène: l’électrolyse. Connu depuis le XIXe siècle, ce procédé consiste à dissocier l’hydrogène et l’oxygène présents dans l’eau. D’une part, l’électrolyse ne nécessite comme matière première que de l’eau et pas d’hydrocarbure. D’autre part, cette technologie a un impact moindre sur l’environnement et les émissions de CO2.

A condition que le processus d’électrolyse soit alimenté par une électricité décarbonée (produite à partir de panneaux solaires photovoltaïques, d’éoliennes, de centrales hydrauliques ou nucléaires). Dans ce cas, on obtient de l’hydrogène bas carbone.

Plus respectueuse de l’environnement, l’électrolyse demeure actuellement une solution onéreuse : elle est quatre à cinq fois plus chère que le « vaporeformage ». Mais l’Agence Internationale de l’Energie (AIE) se veut optimiste. Dans un rapport récent, l’AIE estime que « le coût de production de l’hydrogène à partir d’électricité renouvelable pourrait diminuer de 30% d’ici à la fin de l’année 2030 en raison de la baisse des coûts des énergies renouvelables et d’un passage à l’échelle de masse. »

L’énergie de la mobilité

Les véhicules fonctionnant à l’hydrogène avec une pile à combustible ne rejettent ni particules, ni CO2, seulement un peu de vapeur d’eau. Ils bénéficient en outre d’une grande autonomie (500 à 700 km) ainsi qu’un temps de recharge rapide (< 5 mn, contre 8h en moyenne pour l’électrique).

Dans une étude réalisée pour le compte de l’Hydrogen Council, la société de conseil McKinsey estime que l’hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures dans le monde d’ici à 2030.