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L'hydrogène et l'hydrogène bas carbone

L'hydrogène vert ou décarboné : ce que ça change par rapport à l'hydrogène gris

Classé dans les énergies renouvelables versus les énergies fossiles

L'hydrogène bas carboneAlors que les pays cherchent partout dans le monde à réduire leurs émissions polluantes, le recours à différentes formes d'énergies est étudié avec attention, notamment par le biais des énergies renouvelables (hydraulique, éolien et solaire), mais pas uniquement.

L'hydrogène est ainsi souvent présenté comme une source d'énergie renouvelable promise à un brillant avenir pour plusieurs raisons : le rendement énergétique par rapport à l'essence, l'abondance de la ressource et l'absence de rejets polluants. Il est également vu comme une solution de stockage de l'énergie alors qu'un réseau de pipelines le transportant commence à se développer (4.500 km de pipelines dédiés dans le monde). C'est pourquoi on le voit souvent comme le carburant de demain. D'ailleurs, l'Europe mise gros dessus à l'image de la France et l'Allemagne qui ont tous deux lancé des plans de soutien au développement de l'hydrogène à hauteur de 7 et 9 milliards d'euros chacun.

Toutefois, l'hydrogène est loin d'être inconnu. Si pour l'heure il n'est pas utilisé à grande échelle comme carburant pour les piles à combustible des véhicules électriques, il l'est très largement dans le domaine de l'industrie. C'est même un élément de première nécessité pour certaines opérations comme le raffinage ou la désulfuration des carburants. Il intervient aussi dans la métallurgie, l'agro-alimentaire, la chimie... Rien que dans l'Hexagone, on produit et consomme chaque année 922.000 tonnes d'hydrogène pour une production mondiale de 70 millions de tonnes.

Une production d'hydrogène historiquement extrêmement polluante

Mais voilà, le tableau est loin d'être idyllique. Car si l'hydrogène est peu polluant à utiliser, c'est un élément que l'on ne retrouve pas tel quel dans la nature même s'il a été trouvé quelques rares sources naturelles. Il nécessite donc une production spécifique, au cours d'un processus qui pour le coup est très polluant puisqu'il rejette beaucoup de CO2 et repose dans 95% des cas sur les énergies fossiles.

Aujourd'hui, la quasi-totalité de la production d'hydrogène repose en effet soit sur le vaporeformage de gaz naturel (méthane), soit sur l'oxydation partielle du pétrole, soit sur la gazéification du charbon de bois. Dans un cas comme dans l'autre, la production d'un kilo d'hydrogène produit environ 10 kg de CO2. Pour le côté écologique, on repassera, puisque le niveau de production mondial d'hydrogène (63 millions de tonnes) génère ainsi l'équivalent des émissions de CO2 produites par l'ensemble du transport aérien !

La production par électrolyse

Alors comment cet hydrogène pourrait-il être bénéfique à la pollution atmosphérique s'il ne fait que déplacer la pollution en amont ?

Il existe une autre méthode de production de l'hydrogène : celle de l'électrolyse. La production sur base d'énergie fossile est alors qualifiée d'hydrogène gris tandis que celle reposant sur l'électrolyse de l'eau donne de l'hydrogène bas carbone ou décarboné.

Comme son nom l'indique, ce processus de fabrication permet de produire de l'hydrogène en limitant son bilan carbone, c'est à dire sans utilisation d'énergie fossile et avec peu d'émissions de CO2. Le procédé ne nécessite ici que de l'eau (H2O) et de l'électricité, cette dernière permettant de dissocier les particules de dihydrogène (H2) et l'oxygène (O).

Encore une fois, l'hydrogène obtenu par électrolyse n'est "bas carbone" que si l'électricité qui alimente sa production est elle aussi "décarbonée".

Pour l'heure, le coût de production de l'hydrogène par électrolyse est également beaucoup plus élevé, environ deux à quatre fois plus que le vaporeformage en fonction des sources et des études.

Fonctionnement pile à hydrogène
Fonctionnement pile à hydrogène

Le carburant des véhicules de demain ?

C'est justement cet hydrogène décarboné qui est mis en avant par les plans de développement français et allemand. Dans un premier temps cet hydrogène doit permettre de couvrir les besoins de l'industrie, mais aussi d'offrir une alternative aux mobilités lourdes pour lesquelles les batteries ne sont pas une option. C'est le cas des transports ferroviaires, des poids lourds, des transports fluviaux et maritime ou même du transport aérien... même s'il y a des avancées en termes d'avion solaire.

Il faut dire qu'une pile à combustible alimentée en hydrogène permet d'alimenter un moteur électrique ou de recharger la batterie qui lui est associée avec une plus grande autonomie tout en réalisant un plein en quelques minutes, comme pour un moteur à combustion, mais sans rejet de CO2 ou de particules et uniquement de vapeur d'eau. Mais là encore, avec des coûts de production supérieurs à ceux du raffinage de l'essence et des moteurs qui sont pour l'instant bien plus onéreux, la pile à combustible à hydrogène ne devrait pas connaitre d'essor fulgurant à court terme même si l'Hydrogen Council estime que ce carburant pourrait alimenter 10 à 15 millions de véhicules dans la prochaine décennie.

Système hydrogène
Système hydrogène

Plus d'infos sur l'hydrogène bas carbone

Commentaires

virtualgf

Voilà qui répond aux interrogations soulevées en commentaires d'articles précédents traitant de 2 roues à hydrogène sourire

16-09-2020 10:56 
malas

Et quid du stockage dans les stations services ? Les cuves enterrées n'ont pas été prévues pour soutenir une forte pression ... ça va demander des travaux dans toutes les stations services ... et quand on voit l'échec du E85, dont la raison principale est le manque de pompe le proposant, c'est mal parti pour l'hydrogène.

17-09-2020 09:20 
1364

C'est l'hydroflemme ! À défaut d'être l'hydroflamme ! clin d'oeil

En fait, c'est l'hydro qui gène. clin d'oeil

17-09-2020 19:54 
faublas

L'électrolyse, c'est de l'électricité qui vient d'où ??? Nucléaire, éolien, hydroélectrique, solaire ?

18-09-2020 14:54 
fift

Faubias> Ca dépend du pays.
L'avantage de l'hydrogène, c'est que ça sert. en fait de "stockage d'électricité" : tu hydrolyses de l'eau au moment des creux de consommation à l'aide des installations existantes et tu récupères une partie de cette électricité (ainsi que de l'eau) pour faire fonctionner les moteurs au moment où tu en as besoin.

Le point bloquant pour le moment est le très faible rendement de l'hydrolyse.

18-09-2020 15:34 
CLEW

On peut augmenter le rendement par l'adjonction de méthanol (40% pour 60 d'eau) dans le cas d'un mélange chauffé et ensuite on passe le gaz dans des filtres palladium/argent pour séparer le bon grain de l'ivraie

18-09-2020 23:32 
eric 12 bandit

Le problème, c'est également de le liquéfier.
Soit par compression, environ 700 bar ou en le refroidissant et si mes souvenirs sont bons, la température de liquéfaction du dihydrogène se situe aux alentours de 20°K... Fait pas chaud d'un seul coup...

Quant à la production, il y a d'autres méthodes étudiées.
Les algues dans certaines conditions produisent naturellement du dihydrogène.
On peut également en produire par photofermentation de certaines bactéries ou par réaction chimique.


VVVV

20-09-2020 01:47 
faublas

# fit,

connais tu beaucoup d'installations d'extraction pay électrolyse ? c'est par cracking pétrolier à ce jour, et le stockage est extrêmement complexe vu la volatilité du gaz H2 qui passe à travers tout. Les essais de fixation sur des métaux ou autres n'optimisent pas.

04-10-2020 15:24 
CLEW

Il faut quand relativiser les capacités de l'hydrogène à jouer les passe-muraille. Je ne pense pas qu'il y ait beaucoup de fuite dans l'utilisation des véhicules déjà commercialisés ou alors ça se saurait... Un impératif cependant, la parfait étanchéité des raccords, valves et autres, l'hydrogène étant moins dense que l'air, il a tendance à passer par des trous plus petits...
Dans certaines applications notamment en matière de propulsion des lanceurs spatiaux, il peut effectivement y avoir des fuites légères mais cela ne semble concerner que l'hydrogène liquide.
Voir le site du CEA ou de l'usine nouvelle

04-10-2020 18:50 
 

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