Longtemps relégué au second plan, l’énergie hydrogène revient aujourd’hui sur le devant de la scène comme une solution prometteuse pour un avenir sans carbone. Mais l’hydrogène peut-il vraiment répondre aux défis climatiques ? Comment est-il produit et à quel point est-il durable ? Parlons Planète fait la lumière sur le sujet. 💡
Qu'est-ce que l'hydrogène ?
L’hydrogène est un élément chimique universel, présent partout autour de nous. Cependant, il n’existe pas à l’état pur dans la nature. Il est toujours lié à d'autres éléments, comme dans l'eau (H₂O) ou les hydrocarbures (CH₄, méthane). Il s’agit d’un gaz incolore, inodore et très léger, capable de libérer une grande quantité d’énergie lorsqu'il est brûlé ou utilisé dans une pile à combustible.
Mais l'hydrogène est surtout un vecteur énergétique, c’est-à-dire qu'il peut transporter et stocker de l'énergie, mais n'est pas une source d'énergie en lui-même. Il peut être produit à partir de diverses ressources, et c’est là que la question de son impact environnemental se pose.
Les différentes formes d'hydrogène
L’hydrogène se décline en plusieurs « couleurs » selon son mode de production :
🔘L’hydrogène gris : Produit à partir de gaz naturel par vaporeformage, un processus qui émet une quantité importante de CO₂. C’est aujourd'hui la méthode la plus répandue.
🔵L’hydrogène bleu : Semblable à l'hydrogène gris, mais le CO₂ émis lors de sa production est capté puis stocké, ce qui réduit son impact carbone.
🟡L’hydrogène jaune : Produit par électrolyse de l'eau en utilisant de l'électricité d'origine nucléaire. Cette méthode est bas-carbone mais pas totalement décarbonée.
🟢L’hydrogène vert : C’est le saint graal de l'hydrogène. Il est produit par électrolyse de l'eau en utilisant des énergies renouvelables (éolien, solaire). Il n'émet aucun CO₂, ni lors de sa production, ni lors de son utilisation.
Les différentes méthodes de production de l'hydrogène
La production d’hydrogène peut se faire de plusieurs manières. Chaque méthode a ses propres caractéristiques en termes d'efficacité, de coût et d'impact environnemental. Voici les principales techniques :
1. L'électrolyse de l'eau
C'est l'une des méthodes les plus prometteuses pour produire de l'hydrogène de manière propre.
Pour faire simple, l'électrolyse consiste à utiliser un courant électrique pour séparer les molécules d'eau (H₂O) en hydrogène (H₂) et en oxygène (O₂). Si l'électricité utilisée provient de sources renouvelables, comme le solaire ou l'éolien, l'hydrogène ainsi produit est qualifié de "vert". Cette méthode est particulièrement intéressante car elle ne produit aucune émission de CO₂.
Cependant, elle est encore relativement coûteuse. L'un des défis actuels est donc de réduire les coûts de cette technologie pour qu'elle soit compétitive par rapport aux autres méthodes.
2. Le reformage du gaz naturel
C'est aujourd'hui la méthode la plus couramment utilisée pour produire de l'hydrogène, et elle est à l'origine de plus de 90 % de la production mondiale. Le reformage consiste à chauffer du gaz naturel (principalement du méthane, CH₄) en présence de vapeur d'eau. Cette réaction chimique libère de l'hydrogène et du dioxyde de carbone (CO₂).
L'inconvénient majeur de cette technique est qu'elle émet une quantité importante de CO₂, ce qui contribue au réchauffement climatique. L'hydrogène produit par cette méthode est donc appelé "hydrogène gris".
Pour limiter les émissions de CO₂, certaines entreprises explorent la capture et le stockage du carbone (CSC), ce qui donne de l'"hydrogène bleu". Cependant, cette approche reste coûteuse et complexe à mettre en place à grande échelle.
3. Les autres méthodes de production
Il existe d'autres moyens de produire de l'hydrogène, notamment à partir de biomasse ou de déchets organiques. L’hydrogène peut également être obtenu via des procédés thermochimiques, par exemple à partir de l’énergie nucléaire. Cependant, ces méthodes sont moins courantes que l'électrolyse et le reformage.
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Les enjeux de l'hydrogène dans la transition énergétique
L’hydrogène est souvent présenté comme une solution clé pour atteindre les objectifs du G20 de neutralité carbone. Mais plusieurs défis se dressent encore avant que l’hydrogène ne devienne une alternative viable à grande échelle.
Des coûts de production élevés
Le principal obstacle au déploiement massif de l'hydrogène vert est son coût de production. L'électrolyse de l'eau est actuellement trois à six fois plus coûteuse que le vaporeformage du gaz naturel. Toutefois, avec l'évolution des technologies et l'augmentation de la production d'énergies renouvelables, les coûts devraient diminuer dans les prochaines décennies.
Un manque d’infrastructures
Pour que l'hydrogène devienne une alternative viable aux énergies fossiles, il est nécessaire de développer des infrastructures spécifiques, notamment pour le transport et le stockage. Actuellement, les infrastructures sont limitées, ce qui freine son adoption à grande échelle.
Un rendement énergétique encore trop faible
La production d'hydrogène par électrolyse n'est pas très efficiente en termes énergétiques. Environ 30 % de l'énergie utilisée est perdue lors de l'électrolyse, et une autre partie est perdue lors de la conversion de l'hydrogène en électricité dans une pile à combustible. Des innovations sont nécessaires pour améliorer ce rendement.
Où peut être utilisé l’énergie hydrogène ?
L’hydrogène peut jouer un rôle central dans plusieurs secteurs :
🏭 L’industrie : L'hydrogène vert peut remplacer l'hydrogène gris utilisé dans des secteurs comme la sidérurgie, la chimie ou le raffinage. Cela permettrait de réduire drastiquement les émissions de CO₂ de ces industries lourdes.
🚌 Les transports : L’hydrogène est une solution prometteuse pour décarboner les transports lourds comme les camions, les trains, et même les avions. Par ailleurs, des prototypes de véhicules à hydrogène sont déjà en test dans plusieurs pays.
💡L’électricité et chauffage : Comme alternative propre aux énergies fossiles, l’hydrogène peut être utilisé pour produire de l’électricité via des piles à combustible, ou pour le chauffage industriel.
Les chiffres clés de l'hydrogène en France
L'hydrogène occupe une place de plus en plus importante dans la transition énergétique française. En effet, le pays investit massivement dans cette technologie pour atteindre ses objectifs de décarbonation et renforcer son indépendance énergétique.
Voici quelques chiffres clés qui illustrent l'état actuel et les perspectives de l'hydrogène en France :
🟢 150 000 tonnes d’hydrogène vert produites en 2023 : En 2023, la production d'hydrogène vert en France a atteint environ 150 000 tonnes, principalement grâce à des projets pilotes et des installations industrielles. Ce chiffre devrait croître de manière exponentielle dans les années à venir, avec l'augmentation des capacités d'électrolyse.
🔝 Objectif de 6,5 GW d'ici 2030 : La France vise à installer 6,5 gigawatts (GW) de capacités de production d’hydrogène d'ici 2030, principalement par électrolyse de l'eau. Cet objectif s'inscrit dans le cadre de la stratégie nationale pour l'hydrogène lancée en septembre 2020, avec un financement de 7,2 milliards d'euros sur dix ans.
⚡️ 500 projets en cours : À travers le territoire, plus de 500 projets liés à l'hydrogène sont actuellement en développement. Ces projets couvrent une large gamme d'applications, allant de la mobilité hydrogène (voitures, bus, trains) à l'industrie, en passant par le stockage d'énergie.
💼 100 000 à 150 000 emplois d’ici 2030 : Le secteur de l’hydrogène pourrait créer entre 100 000 et 150 000 emplois directs et indirects en France d’ici 2030. Ces emplois seraient majoritairement liés à la production d'hydrogène, au développement des infrastructures, et à la recherche et innovation.
📉Réduction de 6 millions de tonnes de CO₂ par an d’ici 2030 : Grâce à l’hydrogène, la France ambitionne de réduire ses émissions de CO₂ de 6 millions de tonnes par an d’ici 2030. Cette réduction proviendrait principalement de la substitution de l’hydrogène gris par de l’hydrogène vert dans les processus industriels et de la décarbonation des transports.
Ces chiffres montrent que la France est bien engagée sur la voie de l'hydrogène. Les investissements massifs, le soutien public, et l'innovation technologique sont autant de leviers qui devraient permettre au pays de jouer un rôle de leader dans le développement de cette énergie à l’échelle mondiale.
Source des chiffres : https://vighy.france-hydrogene.org/chiffres-cles/