Électricité : l'hydrogène, indispensable pour accompagner le futur boom des renouvelables

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En Corse, la plateforme de recherche Myrte permet déjà de stocker l'électricité grâce à l'hydrogène pour répondre aux pics de consommation.
En Corse, la plateforme de recherche Myrte permet déjà de stocker l'électricité grâce à l'hydrogène pour répondre aux pics de consommation. (Crédits : Université de Corse, plateforme Myrte)
SPÉCIAL HYDROGÈNE, LA FRANCE A L'HEURE H - Pendant une semaine, La Tribune publie une série d'articles sur la révolution de l'hydrogène vert. Aujourd'hui, le rôle des énergies renouvelables occuperont un place prépondérante dans notre système électrique. Le stockage de l'électricité sur de longues périodes, grâce à l'hydrogène, sera alors indispensable pour répondre aux problématiques de variabilité. Reste à industrialiser ces centrales à hydrogène, qui aujourd'hui n'existent qu'à l'état de prototype.

Dans le cadre de son plan hydrogène, la France poursuit, dans un premier temps, deux grands objectifs : la décarbonation de l'industrie et le remplacement de carburants fossiles pour la mobilité lourde. Mais à plus long terme, cette minuscule molécule pourrait aussi jouer un rôle clé pour stabiliser le réseau électrique et ainsi sécuriser l'approvisionnement du pays en électricité.

L'hydrogène peut en effet être utilisé pour stocker sur de longues périodes l'électricité, notamment celle produite à partir des énergies renouvelables intermittentes, comme le solaire photovoltaïque et l'éolien.

Concrètement, lors d'un pic de production (au printemps, par exemple, où il peut y avoir beaucoup de vent dans certaines régions), l'électricité générée à partir d'un champ éolien pourrait alimenter un électrolyseur qui permet de dissocier une molécule d'eau en oxygène et en hydrogène. L'hydrogène obtenu, sans émissions de CO2, est alors stocké. Il pourra être restitué en électricité, grâce à une pile à combustible, lorsque la production des énergies renouvelables ne sera pas suffisante pour couvrir tous les besoins de consommation en électricité (en hiver notamment). C'est ce qu'on appelle le stockage saisonnier.

Pas nécessaire avant 2035

Selon un rapport de RTE, le gestionnaire du réseau de transport d'électricité, le stockage par hydrogène ne sera toutefois pas nécessaire avant 2035.

"A l'horizon 2035, le système électrique disposera encore d'un grand nombre de flexibilité, comme les centrales thermiques existantes. Et une grande partie des réacteurs nucléaires restera en service à cet horizon-là. En revanche, après 2035, des besoins peuvent émerger notamment dans des scénarios de fort développement des énergies renouvelables", explique RTE.

En France, un rapport a récemment confirmé la faisabilité d'un système électrique tendant vers le 100% énergies renouvelables à l'horizon 2050, alors qu'aujourd'hui le solaire et l'éolien représentent moins de 20% du mix électrique français et le nucléaire plus de 70%.

Stocker sur des temps longs

Pour RTE, cette forte pénétration des énergies renouvelables intermittentes représente un défi de taille. Le gestionnaire doit en effet garantir en permanence un équilibre entre la demande et la production d'électricité. C'est la condition sine qua non pour que chaque consommateur ait de l'électricité à chaque instant. Dans une configuration où les énergies renouvelables sont largement dominantes, les outils permettant de gérer cette variabilité, comme le stockage, sont donc indispensables.

Contrairement aux batteries, qui permettent de stocker l'électricité quelques heures seulement, l'hydrogène permet de stocker des volumes beaucoup plus importants d'énergies sur des temps longs. L'hydrogène pourrait ainsi être stocké dans des cavités salines (cavités creusées dans de profonds et épaisses couches de sel gemme, obtenues en injectant de l'eau qui dissout progressivement une partie du sel) sur une saison entière.

Dans l'Ain, Storengy, filiale d'Engie, expérimente d'ores et déjà ce type de stockage, avec le démonstrateur HyPSTER. L'objectif est de définir les meilleures conditions techniques et économiques du stockage de l'hydrogène vert en utilisant une micro-cavité existante de 8.000 mètres cubes.

"A cet horizon plus lointain, nous pensons que le stockage par hydrogène peut avoir sa place, même dans des scénarios où l'on renouvelle le parc nucléaire", affirme RTE.

Des centrales à hydrogène à industrialiser

Reste à déterminer les capacités de stockage par hydrogène qui seront nécessaires selon les scénarios retenus. "Plusieurs niveaux de relance du parc nucléaire sont possibles. [Le gouvernement doit confirmer ou non le lancement d'un nouveau programme nucléaire en 2023, ndlr] Si il y a une forte relance et que le nucléaire représente toujours 50% du mix d'électricité, les besoins ne seront pas les mêmes que si le gouvernement ne relance que quelques réacteurs ou même aucun", explique RTE. Pour répondre à ces questions, le gestionnaire du réseau publiera un rapport, très attendu, à l'automne prochain.

RTE devra aussi se pencher sur la question de la maturité technologique du stockage par hydrogène..

"Aujourd'hui, ces centrales à hydrogène n'existent pas encore sur le plan commercial", souligne RTE. "Pour l'heure, il n'existe que des expérimentations ou des prototypes. Il est nécessaire d'élaborer une feuille de route volontariste du déploiement industriel de ces centrales à hydrogène", ajoute le gestionnaire.

François Kalaydjian, directeur économie et veille stratégique chez IFP Energies nouvelles, s'interroge toutefois sur la viabilité économique d'un tel système de stockage :

"Si les électrolyseurs ne fonctionnent que lorsqu'il y a un surplus de production électrique cela pose le problème de leur rentabilité. Car un électrolyseur de taille industrielle peut frôler le milliard d'investissement. Comment le rentabiliser s'il ne fonctionne pas en permanence ?"

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ENCADRE - En Corse, on met déjà "le soleil en bouteille" grâce à l'hydrogène

En Corse, le recours à l'hydrogène pour stocker l'électricité renouvelable est déjà une réalité. Dès 2012, l'université de Corse Pasquale Paoli, le CEA et la société Helion ont lancé la plateforme de recherche Myrte ( pour Mission hydrogène renouvelable pour l'intégration au réseau électrique). Située près d'Ajaccio, elle vise à étudier le déploiement d'un stockage de l'énergie photovoltaïque via l'hydrogène afin de garantir la puissance des énergies renouvelables. Objectif : améliorer la gestion et la stabilisation du réseau électrique.

Cet intérêt précoce pour l'hydrogène comme vecteur de stockage est directement lié aux caractéristiques d'un territoire insulaire, déconnecté du réseau. "La Corse n'est pas autonome en énergie, elle importe du diesel pour faire fonctionner des centrales thermiques", explique Christian Cristofari, professeur à l'université de Corse. Résultat, l'électricité y est plus chère et plus carbonée qu'en métropole.  "En Corse, l'énergie est sept fois plus carbonée qu'en métropole. Elle est en moyenne deux fois plus chère, voire cinq fois plus chère lors des pics de consommation, entre 18 et 22h, où on atteint 450 euros le mégawatt-heure", détaille Christian Cristofari. Par ailleurs, l'île ne peut pas intégrer plus de 30% d'énergies renouvelables dans son mix en raison de leur intermittence.

Sur la plateforme Myrte, une centrale solaire de 560 KW permet d'alimenter un électrolyseur de 150 KW pour produire de l'hydrogène. Celui-ci est stocké puis l'électricité est restituée grâce à une pile à combustible lors des pics de consommation. "Nous mettons le soleil en bouteille", résume l'universitaire. "On arrive alors à des coûts de 300, 350 euros le mégawatt-heure", précise-t-il. Afin de rentabiliser cette chaîne hydrogène, la pile à combustible est aussi utilisée pour produire de la chaleur pour des bâtiments. Une partie de l'hydrogène doit également être utilisée pour servir la mobilité lourde, notamment ferroviaire. Prochaine étape pour les équipes de recherches : faire essaimer ce dispositif à l'échelle de l'île dans le cadre d'un plan hydrogène.

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a écrit le 16/04/2021 à 7:46 :
L'hydrogène ... ce serait pas ça qui a cramé le Hidenburg, ach ? Sinon, à ce stade, un petit rappel : pour nos élus écologistes bobos, la production d'hydrogène ne pollue pas puisque ça n'émet pas de fumée, comme une Tesla (uniquement de la vapeur d'eau), un homard sauce thermidor, etc, etc ..
a écrit le 15/04/2021 à 9:56 :
Sans la capacité du nucléaire à produire de l'électricité, point de salut pour un hydrogène abondant et "relativement" peu cher. Ou alors, il nous faut réduire drastiquement nos consommations d'énergie primaire ou transformée dans une pléthore de produits et de services dont
l'utilité réelle reste souvent et démontrer.
Réponse de le 15/04/2021 à 13:07 :
Le pétrole ça a une capacité énergétique élevée, je fais 25km avec 1L de gazole (208, le modèle qui consomme le moins). Pas facile de le remplacer.
Quand j'ai remplacé ma VMC par une économe, j'ai réduit ma consommation de 20% d'un coup mais ai rien trouvé permettant de faire encore chuter d'autant la consommation sauf à ne rien allumer (TV, ordi, micro-ondes, .. (la box est coupée la nuit, certaines sont censées être sous tension 24h/24, aberrrrration, même si comme dit mon frère "ça chauffe la maison" ha ha).
Avoir des débouchés pour l'hydrogène et ainsi permettre de stocker l'électricité en excès (le prix sur le marché de gros devient négatif faute de consommation) c'est bien mais intermittent si c'est que pour ça. De toute façon ça ne pourra pas servir à tout le monde, ce vecteur d'énergie. L'énergie pour compresser H2 ne sera jamais récupéré, déjà que les rendements ne sont pas énormes (électricité -> H2 -> électricité).
Réponse de le 15/04/2021 à 14:13 :
le nucleaire nouveau coute 110 euros le Mw produit ( hinckley point). L eolien offshore coute 40 euros a 60 euros le Mw produit. Pensez un peu avant d ecrire
Réponse de le 16/04/2021 à 6:29 :
Cher bon sens,

non le nucléaire ne coute pas ce que vous dites car hinkley point est une aberration, ce n'est pas ce que fait le reste du monde. Tout le monde n'est pas aussi stupide.
Quand aux éoliennes, leur durée de vie offshore ne dépasse pas 20 ans, notamment à cause des conditions qui règnent en offshore, le sel et les tempêtes c pas super bon à la longue.
Donc un cout ne se calcule pas juste sur la mise en service, mais sur la durée, on ne parle pas d'un vélo là.
Le nucléaire c'est entre 50 ans et 80 ans les durées prévues, et en plus quancd on est installe 100 Mw on a quasiment 100Mw mais l'éolien c'est plutôt 20Mw et c'est pour 20 ans/25 ans.
La plupart des chiffres sur le renouvelable sont faux car il n'intègre pas la totalité du cycle de vie et l'EU s'est fait une spécialité des maquilages comptables en tout genre.
Exemple?
TESLA et la voiture électrique: l'UE ne compte le CO2 qu'à partir de la mise en service du véhicule et exclut le CO2 emis pendant la fabrication.

C'est facile n'est ce pas de faire des voitures propres à ce compte ?

Sauf que lorsqu'on réintègre tout, ce qui est effectivement ce que la planète va encaisser (faudrait de temps en temps revenir à des modèles basés sur la physique), alors une TESLA est plus polluante qu'un diesel.

C'est juste que le CO2 n'est pas émis au même moment.

L'hydrogène va être une catastrophe car il nécessite tout un tas de dépenses énergétiques pour être produit et sans le nucléaire, les renouvelables seront incapables de fournir une énergie pilotable à un coût raisonnable.

Alors c surement possible mais dans un monde totalement différent ou l'énergie est sévèrement rationnée et la consommation x fois moins importante.

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