Transition écologique : la question de l’hydrogène

Comme le rapelle le Shift Project dans son  Plan de transformation de l’économie française, « la France produit 180 millions de tonnes équivalent pétrole d’énergie chaque année, soit l’équivalent de 2,7 tonnes de pétrole par personne et par an. La production énergétique de la France représente 9% des émissions nationales de gaz à effet de serre ». Une partie importante de cette énergie est fournie sous la forme d’électricité.

Rôle de l’hydrogène dans la production et le stockage de l’électricité

Partant de ce constat, la question se pose de savoir comment décarboner cette énergie afin de limiter au maximum le réchauffement climatique. Lorsqu’on aborde le sujet de l’électricité, il est important de savoir distinguer deux problématiques distinctes mais interdépendantes :

1. La production d’électricité
2. Le stockage de celle-ci.

Avec l’arrivée de sources de production d’électricité renouvelables mais intermittentes (en particulier pour le solaire et les éoliennes), un problème majeur commence à survenir, lequel n’est pas pour rien dans les prix exorbitants que nous subissons actuellement. Ce problème est celui du stockage de l’électricité. En effet, le réseau électrique doit en permanence être équilibré entre la production et la consommation, sous peine de s’effondrer (blackout) ou d’obliger à des délestages locaux. Or :

1. Les panneaux photovoltaïques produisent principalement l’été, de jour, quand il y a du soleil.
2. La production des éoliennes dépend fortement de la météo.

Sans système performant de stockage, le modèle actuel nécessite d’avoir en permanence des centrales d’appoint, capables très rapidement de fournir le surplus d’électricité demandé par les consommateurs à un instant T. Et c’est ce qui coûte le plus cher. Dans l’idéal, il faudrait être capable de pouvoir stocker l’électricité produite en surplus par les sources intermittentes, afin de pouvoir la réinjecter sur le réseau quand il y en a besoin (la nuit, l’hivers, etc.). Pour cela, les technologies actuelles n’ont que trois propositions à faire valoir :

1. Hydraulique (pompage/turbinage) : quand la production d’électricité est en excès, on pompe l’eau pour la remonter dans un barrage. Quand cela est nécessaire, on turbine le barrage, ce qui produira à nouveau de l’électricité (voir Stations de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP) ).
2. Batteries
3. Hydrogène : on se sert de l’electricité pour dissocier les molécules d’eau ce qui produit de l’hydrogène. Puis à l’aide d’une pile à hydrogène, on pourra produire à nouveau de l’électricité.

Attention : sur le volet environnemental, la question de la source énergétique doit aussi être posée. Si une pile à combustible affiche un fonctionnement « zéro émission », la source d’énergie en amont doit être évidemment prise en compte. Gris, bleu, vert… selon sa couleur, l’hydrogène est plus ou moins émetteur en CO2 (voir l’article Pile à combustible : fonctionnement, avantages et inconvénients pour plus d’informations).

Avant d’aller plus loin, indiquons simplement que, dans l’état actuel des technologies,  les batteries ne sont envisageables qu’à petite échelle, et ne pourront jamais stocker l’électricité produite en été pour la relarguer l’hiver.

Transport de l’hydrogène

De nombreux pays, l’Allemagne en tête, entendent importer de très grands volumes d’hydrogène pour décarboner leur économie, depuis des régions du monde disposant d’énergies renouvelables très compétitives. De l’autre côté, des pays tels de le Canada, le Chili, l’Australie ou le Brésil se positionnent comme de grands exportateurs d’hydrogène vert. Indépendamment des questions de souveraineté énergétique, la question qui se pose alors est celle du transport et du stockage de l’hydrogène sur de longues distances. A l’heure actuel, ce transport peut s’envisager sous trois formes :

• Import par bateaux : transporter l’hydrogène par bateaux nécessite de la refroidir à une température de -253 degrés, proche du zéro absolu, dans des réservoirs cryogéniques. Or de tels réservoirs coûtent extrêmement cher, ce qui réduit énormément la compétitivité économique de ce gaz, s’il est transporté par bateaux depuis l’autre bout du monde.
• Transport par pipeline : sur des distances “courtes” (jusqu’à 1000 km), le transport de l’hydrogène peut techniquement s’effectuer dans des gazoducs existants modernisés.
• Incorporation dans des produits semi-transformés comme de l’ammoniac “vert”, du méthanol, ou du kérosène de synthèse. Dans le cas qui nous intéresse (production d’électricité), seul le méthanol peut être utilisé dans certaines piles à combustible.

Utilisation de l’hydrogène dans le transport terrestre (automobiles, camions, bus…)

Toute une filière industrielle se développe actuellement autour des véhicules à hydrogène. Mais, malgré l’avantage de ne pas avoir à utiliser de grosses batteries (avec des problèmes d’approvisionnement en terres rares et de recyclage),  il est nécessaire de souligner les rendements médiocres dans le transport terrestre.

On estime en effet qu‘un véhicule électrique (avec batteries) parcourt trois fois plus de kilomètres, avec la même électricité de départ, qu’un véhicule à hydrogène.

L’hydrogène : une solution d’avenir pour le stockage de l’électricité ?

Sans donner de réponse définitive, espérons que ce petit article vous aura permis de poser quelques éléments à ce débat, qui sera abordé vendredi 18 novembre lors de l’évènement Act For Climate, organisé par l’association Planet’RSE Toulouse.