L’hydrogène vert : rêve ou réalité ?

Au mois de décembre 2023, un gisement naturel d’hydrogène a potentiellement été découvert en Lorraine à 800 m de profondeur. Il pourrait contenir plus de la moitié de la production mondiale annuelle.

Depuis juillet 2020, la Commission européenne a adopté une stratégie pour développer l’hydrogène vert afin d’atteindre l’objectif zéro émission en 2050.

L’hydrogène a-t-il le potentiel de remplacer les énergies fossiles ? À quel stade de développement en sommes-nous ? Comment fonctionne cette énergie ?

D’abord, il est important de préciser la différence entre énergie primaire et énergie finale.

L’énergie finale est une transformation de l’énergie primaire. Par exemple, le pétrole est une énergie primaire que nous transformons grâce à l’industrie pétrochimique en énergie finale qui est le carburant que nous utilisons dans le transport.

Même si la molécule d’hydrogène est abondante dans la nature, il n’existe pas de gisements naturels comme le pétrole ou le gaz. L’hydrogène n’est donc pas une énergie primaire. Pour l’obtenir, nous devons le fabriquer.

La découverte en Lorraine d’un potentiel gisement naturel serait incroyable, mais reste pour l’instant anecdotique.

Quels sont les usages actuels de l’hydrogène ?

L’hydrogène est une molécule très précieuse pour l’humanité. Elle est produite principalement pour des applications industrielles.

• 55 % de l’hydrogène servent à produire de l’ammoniac indispensable à la fabrication des engrais pour l’agriculture mondiale.
• 25 % sont utilisés par l’industrie pétrochimique pour raffiner le pétrole et produire les différents carburants que nous utilisons au quotidien.
• Pour finir, il est également utilisé pour fabriquer du méthanol et, en faible quantité, pour l’industrie aérospatiale.

La demande en hydrogène dans l’industrie a triplé depuis 1975. C’est d’ailleurs l’entreprise française Air Liquide, fondée en 1902, qui est l’un des leaders mondiaux du secteur.

Comment l’hydrogène est-il produit ?

Les deux procédés principaux sont :

1. Le vaporeformage du méthane. C’est le moyen de production le plus répandu dans l’industrie et le plus compétitif. L’inconvénient de ce procédé est qu’il rejette une grande quantité de CO₂ dans l’atmosphère chaque année. Cela représente l’équivalent des émissions de la France, de l’Italie et des Pays-Bas réunis.
2. L’électrolyse de l’eau qui permet de produire un hydrogène vert donc décarboné si l’électricité utilisée pour la réaction est d’origine renouvelable. La contrepartie de ce procédé est qu’il réclame une plus grande quantité d’énergie rendant, pour l’instant, le dispositif peu compétitif et peu efficient au niveau énergétique.

On estime que l’électrolyse de l’eau coûte 5 à 10 fois plus cher que le vaporeformage.

Comment l’hydrogène est-il stocké ?

L’hydrogène est un gaz extrêmement volatile avec un pouvoir explosif équivalent à la dynamite.

Il est stocké et transporté soit sous forme liquide. Dans ce cas, il faut refroidir l’hydrogène à une température de -253 degrés Celsius.

Soit sous forme gazeuse en comprimant l’hydrogène à des pressions élevées de 200 à 700 bars puis stocké dans des bombonnes spécialement prévues pour contenir le gaz à haute pression.

Quelle est la stratégie de l’Europe pour développer l’hydrogène vert ?

Le principe de base est d’utiliser les énergies renouvelables pour produire de l’hydrogène vert. Les éoliennes, par exemple, sont limitées par l’intermittence des conditions climatiques. On estime qu’elles produisent 20 % du temps seulement.

Sachant que l’électricité ne peut pas être stockée à grande échelle, l’objectif est d’utiliser le surplus d’électricité perdue, pendant les périodes de fort vent, pour produire de l’hydrogène vert grâce à l’électrolyse de l’eau.

Cet hydrogène totalement décarboné sera alors de nouveau utilisé pour produire de l’électricité lorsque les conditions météo ne sont pas favorables aux énergies renouvelables.

Compte tenu de la complexité et des coûts des procédés industriels, le développement à grande échelle de l’hydrogène vert est-il une solution viable ?

C’est la stratégie allemande qui pousse l’Europe dans cette politique de développement de l’hydrogène vert. Ils ont investi massivement dans les éoliennes et sont aujourd’hui en grande difficulté pour gérer l’intermittence et raccorder l’ensemble des sites de production au réseau. Opposés au nucléaire civil et coupés du gaz russe à cause du conflit ukrainien, ils ont réouvert massivement les centrales à charbon pour subvenir à leurs besoins en énergie. Le pays se place en tête des plus gros pollueurs européens. Après le gaz, l’hydrogène vert représente pour l’Allemagne une porte de sortie dans sa politique de transition énergétique.

Je pense que la production d’électricité avec de l’hydrogène vert, lui-même produit à partir d’électricité issue des énergies renouvelables, est un non-sens énergétique et économique, surtout pour le modèle français fondé sur le nucléaire civil. D’autant que nous sommes redevenus cet hiver l’un des plus grands pays exportateurs d’électricité décarbonée en Europe et dans le monde.

Guillaume MILLO
Expert en rénovation de bâtiments anciens
Auteur – Chroniqueur radio
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