Les vertus révolutionnaires du vecteur hydrogène

 |   |  845  mots
(Crédits : DR)
[OPINION] Comment l'élément le plus léger de l'univers devient acteur majeur de la transition énergétique. Par Yann Laval, Manager chez IAC Partners, cabinet de conseil en stratégie.

Comparée au charbon et au pétrole, l'électricité produite par les énergies renouvelables est limitée en termes de stockabilité, transportabilité et usabilité, ce qui freine en partie la transition amorcée vers les énergies décarbonées.

L'hydrogène comme vecteur énergétique apparaît aujourd'hui comme l'élément manquant sur la chaîne de valeur, qui, combiné avec d'autres technologies, pourrait faire de la transition énergétique une RÉVOLUTION énergétique.

L'investissement des pays industrialisés dans la filière hydrogène est révélateur de cette tendance (850 M$ investis annuellement par les gouvernements). L'Europe bien que bien placée à l'international, doit renforcer ses investissements dans les infrastructures de production et de transport ainsi que dans le développement de technologies permettant de converger vers des coûts comparables à l'électrique ou au pétrole, grâce aux économies d'échelles.

La mutation de notre modèle énergétique

Pour schématiser, notre modèle énergétique actuel est construit sur une extraction de ressources fossiles de plus en plus rares détenues par un nombre très limité de pays et nécessitant un long acheminement à travers le monde jusqu'à des installations complexespilotables de manière centralisée.

La transition énergétique vers les énergies renouvelables permet d'alimenter de petites installations locales à partir de ressources elles aussi locales, dont le coût ne dépend d'aucune stratégie ou contexte géopolitique mais dont la disponibilité peut varier en fonction des conditions climatiques (pour le solaire et l'éolien en particulier).

Les enjeux de la transition énergétique dans la production et la mobilité

Dans la production, le problème principal ne réside pas dans le fait que le système actuel soit centralisé mais dans le fait que les grandes installations électriques émettent de grandes quantités de CO2.

La réussite de la transition énergétique dépend alors de l'intégration de ces systèmes énergétiques renouvelables et décentralisés.

Le scénario le plus prometteur apparait être un système hybride où coexisteraient un réseau centralisé et des boucles locales de tailles diverses où l'hydrogène aura tout son rôle à jouer :

  • - un moyen stable de stockage sous forme gazeuse afin de pallier à l'intermittence des énergies renouvelables ;
  • - un vecteur de transport d'énergie permettant soit de s'affranchir du réseau électrique dans certaines zones non desservies, soit de bénéficier d'un tampon pour réguler les variations de demande du réseau.

Dans la mobilité, les évolutions technologiques de la batterie lui ont permis d'augmenter ses performances et ainsi être intégrée par l'ensemble des constructeurs automobiles dans leurs gammes.

La batterie souffre néanmoins d'inconvénients majeurs pour en faire la seule solution de substitutions aux énergies fossiles :

  • - le poids, qui la rend incompatible avec les véhicules de transport de charge lourde ;
  • - la durée de charge (40 minutes en charge rapide jusqu'à une demi-journée en charge domestique) et la faible autonomie (les batteries électriques se déchargent rapidement) ;
  • - le cout élevé, même si les premiers déploiements permettent de premières économies d'échelle ;
  • - la nécessité de mise en place d'un nouveau réseau d'alimentation sur le territoire ;
  • - mais surtout un problème de puissance installée des réseaux.

Ici aussi, les solutions électriques à hydrogène n'entrent pas en compétition avec les véhicules électriques à batterie, mais viendraient plutôt en complément de l'offre déjà existante : les deux technologies présentent des caractéristiques qui les rendent complémentaires.

La plus faible densité énergétique des batteries les rend plus adaptées à la conduite urbaine tandis que l'hydrogène, avec une meilleure densité énergétique convient mieux aux grandes distances et aux véhicules plus lourds. Le marché devrait donc se développer en priorité dans ce dernier segment, notamment dans les transports publics.

La valeur des solutions hydrogène portée par une politique volontariste à l'échelle Européenne

La généralisation de l'hydrogène comme principal vecteur énergétique ne représente pas seulement un défi technologique et industriel mais aussi et surtout un défi politique et social. La position qu'occupera l'hydrogène, d'ici 25 à 30 ans, dans notre paysage énergétique dépend de la volonté du pouvoir politique.

La politique active de l'Allemagne porte sur différentes applications allant de la voiture aux transports publics en passant par l'énergie. La France a présenté le 1er juin 2018 son Plan de Déploiement de l'hydrogène pour la transition énergétique avec pour objectif d'accélérer les premiers déploiements industriels de l'hydrogène décarboné pour en faire un pilier de la transition énergétique à moyen terme.

L'Europe, jusqu'ici majoritairement favorable aux batteries, prend conscience de la valeur de l'hydrogène dans la transition énergétique. Les états membres doivent maintenant aller au-delà des initiatives nationales et s'engager ensemble vers l'hydrogène, catalyseur de la transition vers un système énergétique décarboné.

Réagir

Votre email ne sera pas affiché publiquement
Tous les champs sont obligatoires

Commentaires
a écrit le 08/10/2018 à 12:27 :
Pour rappel le rendement de l'électrolyse de l'eau est de plus de 95% (et 82% en unités mobiles délocalisées car il est plus difficile de valoriser la chaleur perdue), celui de biométhane (Power to gas, méthanation) entre 80 et 85% en phase industrielle grâce entre autres, au projet européen Helmeth achevé en 2013 et on pense dépasser les 85% à plus grande échelle industrielle. Celui de l'électrométhanogénèse (hydrogène en biométhane ou CO2 du biogaz (environ 40%) en biométhane) 96%. Une bonne pile à combustible a un rendement de 65% et peut au maximum atteindre 85% avec valorisation de chaleur perdue. L'article est donc exact et pertinent et il est évident que les batteries et bien mieux encore l'électro-solaire (solaire sur les véhicules et en recharge) sont à privilégier pour les véhicules légers et l'hydrogène pour les véhicules lourds (camions, bus, trains, ferry, navires, avions) et très longues distances.
Réponse de le 08/10/2018 à 12:37 :
'le rendement de l'électrolyse de l'eau est de plus de 95%', merci de définir la notion de rendement de l'electrolyse: est-ce le coût énergétique pour casser les liaisons OH qui est considéré où est ce l'énergie récupérée finalement en bout de chaîne? Est-ce autre chose?
a écrit le 08/10/2018 à 11:30 :
L'hydrogène est effectivement une alternative à la batterie, mais cela ne résout en rien la question de sa production. Or, sa production est un soucis...
Par exemple, des chercheux allemands sont sur une panneau solaire produisait directement de l'hydrogène par électrolyse de l'eau. LEs rendements sont de 5%, il faut en gros 30 m2 de toiture équipées pour produire l'équivalent d'un kWh d'H2.
Imaginons une telle installation qui produise sur 20 ans, 8h par jour, on a de l'ordre de 60 MWh, ce qui représente 6000 € d'électricité, c'est assez dérisoire...Une telle installation couterait dans les 20 ou 30 k...
La production économique d'hydrogène se fait par craquaage de charbon ou de pétrole, avec émission de CO2...
Réponse de le 08/10/2018 à 12:14 :
@ Fake News : votre exemple n'a pas de sens car l'électrolyse est exothermique. On obtient actuellement plus de 95% de rendement dans l'électrolyse de l'eau et c'est en grande partie lié à la récupération de chaleur dans l'ensemble du processus. La méthanation (Power to Gas) atteint désormais entre 80 et 85% de rendement en phase industrielle grâce entre autres au projet européen Helmeth achevé en 2013 et on pense atteindre plus de 85% de rendement. Vous abordez donc le sujet avec un total contresens en confondant les objectifs : faire de l'hydrogène avec des panneaux solaire peut permettre de produire en entreprise ou à domicile son propre hydrogène et là on se fiche un peu des rendements et de la récupération de chaleur des processus. Ne mélangez donc pas tout.
a écrit le 08/10/2018 à 9:05 :
Mentionner une "politique active de l'Allemagne" en matière d'hydrogène témoigne d'une certaine naiveté. On sait qu'à chacune des plus ou moins fortes "crises du pétrole" qui ont touché l'Europe depuis 1973 les grands constructeurs automobiles du pays ont répondu en refusant toute tentative de limiter les puissances, les vitesses et les consommations en répliquant "Pas la peine, on a la solution, c'est l'hydrogène!"
On a donc continué de fabriquer de grosses voitures dont la consommation au passager x kilomètre égalait (égale toujours!) celle du Concorde volant à Mach2. Et, pour détourner l'attention, on a régulièrement sorti une limousine à hydrogène "presque de série" que l'on a offerte en grande cérémonie au chancelier en fonction à l'époque. Véhicule vite disparu, le réseau de pompes pour remplir son réservoir étant resté squelettique.
La même politique "d'enfumage à l'hydrogène" a aussi permis de maintenir une extraction de lignite à grande échelle, lignite dont la combustion pour genération d'électricité empoisonne toute l'Europe, non seulement en CO2, mais aussi en vapeurs de mercure, autrement plus nocives.
a écrit le 07/10/2018 à 22:17 :
Oui je suis tout à fait d'accord avec hydrogene. Et pas d'accord avec les voitures électriques très nocifs inodores. Et avec toute c'est centrale nucléaire qui tourne à plaine régimes et à charbon ? Et c'est millions de forages dans la planète. Ça ressemble à un grouyer. Ont retrouve déjà des batteries qui disparaît dans les vélos et trottinette dans les poubelle. ?et aussi dans la marne. Bravo l'écologie. ?au jour de jour duit il faut pas parler d'argent ni économique il va de la survie de la planète ? Hydrogene à tout pris pour tous la planète dois respirer à nouveaux. ?ont à déjà trop de batterie de portable en pleine haïr ? Dans nos terre dans les égouts dans nos forêts dans les lacs en mer c'est trop ?vive hydrogene pour ce qui ont une conscience
?
a écrit le 07/10/2018 à 19:55 :
Merci pour cet article. Du coup, quel type d'investissement privé flecheriez vous sur l'hydrogène ?
a écrit le 07/10/2018 à 16:36 :
Pseudo-article scientifique totalement indigne de la tribune.
Plutôt que de publier l'opinion d'un manager qui visiblement a l'air d'être fâché avec la science, la Tribune pourrait interviewer un ingénieur spécialisé dans le domaine, ça ferait en tout cas plus sérieux.
a écrit le 07/10/2018 à 15:31 :
Comme déjà évoqué récemment si on arrêtait de raisonner sur les grosses unités de production.
L’Hydrogène fabriqué par électrolyse, basique, à partir d’électricité venant de multiples petites unités, type micro turbines sur les rivières, et stockées en réservoir à proximité des stations-services ; pourquoi pas. Cela résoudrait les problèmes de transports de ce gaz délicat à stocker. Les technologies actuelles permettent d’élaborer le produit en quantité suffisante et assez rapide. Ne perdons pas l’espoir ; c’est une solution très intéressante pour les transports extra urbains. Moi j’y crois !!!
a écrit le 07/10/2018 à 13:40 :
Excellent exposé . Le problème ce sont les énarques dont la culture scientifique
n' a d'égal que leur suffisance . Vive H2 qui est disponible partout sur là planète .
Réponse de le 07/10/2018 à 16:09 :
Je crois que quelqu'un qui a une culture scientifique n'irait pas écrire que le H2 est disponible partout sur la planète. Le H2 est fabriqué industriellement.
Réponse de le 07/10/2018 à 16:48 :
Pas que sur la planète, dans tout l'Univers 99% en nombre d'atome et 95% en masse et ce n'est pas un scoop. Mais tout cela nous fait une belle jambe
.
Cet hydrogène est toujours combiné avec d'autres atomes dans des molécules plus ou moins complexes, l'eau en étant une des combinaison les plus simple et connue depuis des siècles. Mais la dissociation de l'oxygène reste une opération couteuse avec des rendements extrêmement faibles pour la moins polluante : l'électrolyse.

Désolé mais cette ressource ne présente que peu d'intérêt comparée à l'exploitation des ressources solaires, directe et indirectes.
Serge Rochain
Réponse de le 08/10/2018 à 12:13 :
Réponse à Rochain
Vous avez raison, l’hydrogène est toujours combinée à d’autres atomes (et heureusement… sinon boum !!!)
Dire que c’est couteux, n’est pas le terme exact, il est préférable de dire que l’électrolyse consomme plus d’énergie que l’hydrogène n’en restitue.
Dire que l’électrolyse est polluante est tout aussi inexact. Tout dépend de l’origine de l’électricité utilisée et de l’électrolyte utilisée. De plus, la proposition faite par les spécialistes pour extraire l’hydrogène est essentiellement celle qui consiste à utiliser le surplus d’énergie renouvelable (production supérieure à la consommation) en périodes favorables (vent pour les éoliennes, jours d’ensoleillement pour le solaire…) et qui est perdu, de la stocker pour une utilisation ultérieure. Elle est de ce fait nettement moins polluante que le stockage par batteries.
Donc contrairement à votre conclusion, elle présente un intérêt complémentaire indispensable pour les ressources solaires par définition séquentielles et aléatoires.
L’hydrogène présente d’autres avantages économiques notamment en matière d’indépendance énergétique et environnemental. Elle deviendra l’énergie du futur… Et petit clin d’œil à Johnmckagan, elle sera comme l’essence produite industriellement… Et autre clin d’œil à Fake News : Il faut faire confiance aux chercheurs… Les locomotives à vapeur, n’avait qu’un rendement de 10% pour les plus modernes!
a écrit le 07/10/2018 à 11:44 :
Texte typique des cabinets de 'stratégie'. Aucun fait chiffré, seules de grandes affirmations supportées par le jargotron habituel. A part l'assertion que la combustion de l'hydrogène ne produit pas de CO2 il n'y a pas grand chose de factuel dans ce texte. En particulier l'obtention de l'hydrogène est passée sous silence, ainsi que les rendements obtenus dans l'opération. Par ailleurs la difficulté technique pour manipuler ce gaz est totalement oubliée. L'hydrogène étant une petite molécule, fuit très très bien, et comme noté, se combine à l'oxygène pour former un explosif très convenable. Bonne chance.
a écrit le 07/10/2018 à 11:33 :
Question a mille francs, on la fabrique comment l’hydrogène? je crains que des cour de chimie on été séchée en haut lieu...
a écrit le 07/10/2018 à 11:05 :
Un train à moteur à hydrogène aurait été un formidable vecteur de cette nouvelle technologie, enfin "nouvelle" dont on nous parle depuis 30 ans quand même...

Il y a les mots et il y a la réalité des lobbys.
Réponse de le 07/10/2018 à 20:43 :
Hello citoyen blasé: Alstom a déjà fabriqué un train à hydrogène qui circule en Allemagne. Au lieu de faire le donneur de leçon, vérifiez un peu vos assertions
Réponse de le 08/10/2018 à 8:57 :
@ multipseudos:

Un premier train juste conçu maintenant pour un futur contrat prévu pour 2021.

Au lieu de sauter sur tout ceux qui vous gènent pour vous précipiter à exprimer vos complexes vous devriez prendre du recul sur ce que vous dites.

"wiki" :usurpation d'identité, signalée.

"https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/trains-premier-train-hydrogene-roule-allemagne-72874/"

Merci pour votre commentaire. Il sera visible prochainement sous réserve de validation.

 a le à :