Dossier spécial
L’hydrogène “vert”, un accélérateur vers des territoires autonomes

Produit par électrolyse de l’eau à partir d’électricité d’origine renouvelable, l’hydrogène permet notamment de stocker et de valoriser les surcapacités électriques. Cet hydrogène vert sert également à décarboner les processus industriels et à faire rouler des voitures zéro-émission. Décryptage...

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Elément clé de stockage des énergies renouvelables

L’hydrogène “vert”, Kesako ? L’hydrogène est l’élément le plus simple et le plus léger de l’univers. Il se compose d’un seul proton et d’un seul électron. L’hydrogène est aussi l’élément le plus abondant : 75 % en masse et plus de 90 % en nombre d’atomes. Cependant, la molécule d’hydrogène (H2) n’est jamais seule mais toujours combinée à un autre élément comme l’eau (H2O) ou le méthane (CH4). L’hydrogène qui est aujourd’hui principalement utilisé dans la chimie, le raffinage ou l’industrie est produit à 95 % à partir de combustibles fossiles. L’hydrogène peut être produit par électrolyse de l’eau. Si l’électricité utilisée est d’origine renouvelable on dit alors que l’hydrogène est « vert ».

Vers un écosystème 100% décarboné

L’hydrogène propre et durable peut servir différentes applications et se substituer aux ressources fossiles. Il pourra intéresser les industriels pour décarboner leurs procédés. Il pourra aussi servir à alimenter des stations de recharge pour véhicules roulant à l’hydrogène (voitures, camions, bus, chariots élévateurs, bateaux), véhicules qui n’émettent ni particules fines ni CO2 et qui ne rejettent que de l’eau. L’électricité produite par la pile à combustible 2 alimentée en hydrogène répond par ailleurs à de multiples besoins comme l’alimentation électrique de zones isolées ou encore l’alimentation de secours de sites sensibles. L’hydrogène peut aussi être utilisé comme un mode de stockage de l’énergie renouvelable produite localement. En somme cette solution permet d’assurer l’autonomie de sites en recherche d’“autonomie énergétique” ou de sites dits off grid, c’est-à-dire non reliés au réseau électrique national.

Le Plan national hydrogène présenté par le gouvernement français le 1er juin 2018, s’inscrit dans cette dynamique : stimuler le déploiement des flottes captives hydrogène et la production d’hydrogène décarboné : “L’hydrogène peut devenir l’un des piliers d’un modèle énergétique neutre en carbone. Cette molécule, qui renferme énormément d’énergie, va devenir indispensable compte-tenu de l’étendue de ses propriétés : elle permet de stocker l’électricité, d’alimenter des voitures, de recycler du CO2, de rendre les processus industriels plus propres...” Nicolas Hulot, ancien ministre de la Transition écologique et solidaire.

Une mobilité plus verte

La mobilité hydrogène est en plein essor. Les véhicules à hydrogène ainsi que les stations de recharge fleurissent dans les villes. Le réseau français devrait atteindre 100 stations en 2020 et 500 à 600 en 2030. Nous sommes encore aux prémices du développement de la filière des véhicules hybrides hydrogène électrique. Cependant on peut parier sur cette filière particulièrement pertinente pour certains types de véhicules (bus, taxis, véhicules de livraison), en réponse à des exigences réglementaires croissantes sur la pollution de l’air. Utilisé comme carburant, l’hydrogène permet de produire de l’électricité à l’aide de piles à hydrogène embarquées. 

Il constitue ainsi une énergie complémentaire aussi bien pour des véhicules équipés de moteur à combustion interne fonctionnant au gaz (bus, bennes à ordures ménagères) que pour des véhicules électriques. Les voitures hybrides fonctionnant à l’électricité et à l’hydrogène peuvent ainsi recharger leur batterie en roulant. Le recours à l’hydrogène prolonge l’autonomie des véhicules électriques jusqu’à 500 kilomètres par recharge. Le temps de recharge est par ailleurs réduit de 8 heures pour une recharge électrique à 5 minutes pour une recharge hydrogène. Mais ce n’est pas tout ! L’hydrogène ainsi utilisé ne génère ni émissions de polluants, ni nuisances sonores. Le Plan national hydrogène veut accélérer le développement en France de la filière hydrogène et souhaite ainsi favoriser les installations d’électrolyseurs à grande échelle, et le déploiement d’une flotte de véhicules fonctionnant à l’hydrogène, avec un objectif de 5 000 utilitaires légers et 200 véhicules lourds à l’horizon 2023 et jusqu’à dix fois plus en 2028.

Des territoires et des bâtiments plus autonomes

Comme déjà évoqué, les énergies renouvelables sont une solution efficace aux enjeux énergétiques et écologiques d’aujourd’hui. Mais leur intermittence peut parfois compliquer leur distribution. La technologie du « Power to Gas » permet donc de stocker la surproduction d’énergies renouvelables grâce à leur transformation en hydrogène par électrolyse de l’eau. L’hydrogène produit peut alors être stocké, injecté dans le réseau de gaz naturel, fournir de la chaleur dans les villes, être reconvertis en électricité grâce à des piles à combustible. L’hydrogène permet ainsi de procurer aux consommateurs une énergie issue des filières renouvelables à toute période de l’année et en particulier lors des pics de consommation. La faculté de l’hydrogène à être produit, stocké et utilisé localement incite les collectivités locales et les acteurs économiques à développer des projets hydrogène en soutien au développement de l’éolien, du solaire, de la biomasse et de la mobilité verte.

DES PROCESSUS IDUSTRIELS MOINS CARBONÉS
L’hydrogène est un gaz traditionnellement utilisé dans l’industrie pétrolière, l’industrie pharmaceutique, la chimie industrielle ou encore l’électronique. Il offre des solutions multiples et efficaces pour la fabrication de composants, pour le stockage d’énergie ou encore pour le transport des gaz. Dans l’industrie du verre, par exemple, il permet la fabrication d’écrans plats moins polluants et plus écoresponsables. L’avantage ? Bénéficier d’une énergie produite localement et donc sans coûts de transport et à faible empreinte environnementale. Cette solution peut notamment être étendue aux sites isolés (îles, zones éloignées des réseaux électriques).

Dernier exemple de décarbonation, celui de certains processus industriels très consommateurs d’hydrogène comme la fabrication d’ammoniac ou le raffinage. En effet, l’hydrogène gris utilisé par ces industries est issu d’un processus de production très émetteur de CO2, le craquage de gaz naturel. Pour un kilogramme d’hydrogène produit, on émet ainsi 10 kilogrammes de CO2. 

Ce marché recèle un très fort potentiel de développement : 85 % des 60 millions de tonnes d’hydrogène produites dans le monde en 2013 sont utilisées pour la production d’ammoniac et la pétrochimie. Substituer de l’hydrogène renouvelable à cet hydrogène gris, permettrait donc de diminuer significativement les émissions de CO2. 

En synthèse
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