Accueil Energies et transports Pourquoi l’heure de l’hydrogène a-t-elle enfin sonné

Pourquoi l’heure de l’hydrogène a-t-elle enfin sonné

par Etienne Henri
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Nous affranchir de notre dépendance au pétrole ne sera pas chose aisée.

Le pétrole est un liquide magique

Nous savons que l’or noir est bardé de défauts : il est toxique, dangereux, son exploitation a un coût humain et écologique colossal, son utilisation produit des gaz à effet de serre, sa disponibilité est limitée… Ce que nous oublions souvent, en revanche, ce sont les raisons qui nous poussent à l’utiliser. Si nous avons bâti notre tissu industriel autour de cette énergie “sale”, ce n’est pas par masochisme ou machiavélisme industriel, mais parce qu’elle était, jusqu’ici, la seule à pouvoir être extraite, transportée et utilisée facilement.

Le pétrole est, en termes énergétiques, un liquide magique. Il contient une formidable quantité d’énergie : un seul litre contient 10 kWh d’énergie disponible, soit plus de trois jours de consommation électrique moyenne d’un Français. Vous consommerez probablement aujourd’hui moins d’énergie électrique que celle qui serait contenue dans une canette remplie de cette énergie fossile.

énergie pétroleUne cannette de 33cl de pétrole contient l’équivalent d’une journée de consommation d’électricité. Difficile de faire mieux !

C’est grâce à cette densité énergétique que le pétrole est si précieux. Dans les groupes électrogènes, il permet d’obtenir des jours (voire des semaines) d’autonomie avec une simple cuve posée à même le sol. Dans les véhicules terrestres, il permet aux voitures particulières, camions et autres trains de parcourir des centaines de kilomètres entre deux recharges de carburant. Il est si efficace qu’il est possible, grâce à lui, de faire voler des engins plus lourds que l’air : le transport aérien lui doit tout.

L’écologie passera nécessairement par la densité énergétique

Quelle que soit notre envie de nous sevrer de notre consommation effrénée d’or noir, nous ne serons en mesure de le faire que lorsque nous aurons trouvé un moyen de transporter une grande quantité d’énergie dans un petit volume et avec un faible poids.

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers

A moins de nous imposer une décroissance soudaine et violente, nous ne basculerons donc pas nos machines mobiles carburant à l’énergie fossile vers leurs équivalents sur batterie. Seul un carburant au moins aussi énergétiquement dense que le pétrole et ses dérivés pourra être adopté par l’industrie.

Il se trouve que ce carburant existe – et qu’il est même très commun : l’hydrogène gazeux (plus précisément du dihydrogène, nommé H2 par les chimistes). Ce composé, le plus petit et léger qui existe dans notre univers, est un concentré d’énergie qui éclipse totalement les alternatives en termes de densité énergétique.

Il fut découvert en 1766 par le physicien Henry Cavendish. En faisant réagir des acides avec des métaux, il découvrit qu’il s’échappait de la réaction chimique un gaz qu’il nomma “air-inflammable”. Ce gaz, extrêmement léger du fait de la petitesse de l’atome d’hydrogène, était du H2. En remarquant que le résidu de combustion était de la vapeur d’eau, les chimistes purent établir la formule de la réaction avec l’oxygène de ce gaz :

2 H2 + O2 → 2 H2O
Deux molécules d’hydrogène combinées à une molécule d’oxygène produisent deux molécules d’eau.

Cette formule est importante car elle illustre l’extrême propreté de l’hydrogène : son utilisation ne produit comme seul résidu que de l’eau d’une pureté absolue. Lors des missions Apollo, les piles à combustible du vaisseau spatial carburaient à l’hydrogène pour générer de l’électricité. Leur sous-produit (l’eau liquide) était si pur qu’il était bu par les astronautes !

Voilà ce qui pourrait sortir des pots d’échappement de nos voitures, des réacteurs de nos avions et des cheminées de nos bateaux : quelques litres d’eau pure par heure.

Autre avantage majeur de l’atome d’hydrogène : sa disponibilité n’est pas un problème. Il s’agit de l’élément chimique le plus abondant dans l’univers, et il représente 77 % des atomes dans le système solaire.

Aucun risque, par conséquent, de voir son utilisation limitée par la disponibilité de la ressource comme c’est le cas pour toutes les autres énergies fossiles. Nous disposons d’atomes d’hydrogène en quantité, et n’en manquerons jamais dans la mesure où, une fois utilisés, ils deviennent de l’eau dans laquelle l’hydrogène peut être récupéré.

Là où le bât blesse, c’est que l’hydrogène n’est, contrairement au pétrole, pas une ressource présentes naturellement sur Terre. Les atomes d’hydrogène sont tellement réactifs qu’ils ne restent pas longtemps en place dans notre atmosphère fortement oxygénée. Ils s’échappent dans l’espace de par leur légèreté ou se combinent à d’autres éléments chimiques pour former notamment l’eau.

Les énergies renouvelables offrent un nouveau départ à l’hydrogène 

Ces dernières années, l’essor des énergies renouvelables a totalement changé le paysage énergétique en Europe et aux Etats-Unis.

En installant des milliers de panneaux solaires et d’éoliennes, nos gouvernements ont créé un gigantesque appareil productif dont le fonctionnement ne peut être modulé. Contrairement à une centrale nucléaire ou une centrale à flamme, un panneau photovoltaïque et une éolienne produisent leur électricité quand bon leur semble. Impossible de piloter le vent ou l’ensoleillement : parfois, ces sites de production sont à l’arrêt, et parfois, ils produisent énormément.

Nous sommes à un moment charnière dans la filière hydrogène

Toute l’énergie électrique produite devant être immédiatement consommée sous peine de déséquilibrer les réseaux, les fournisseurs ont mis en place des mécanismes de cotation pour adapter le prix du kWh électrique en fonction de l’offre et de la demande. En plein hiver, lorsque la consommation des entreprises et des ménages est au plus fort, que le soleil se fait rare et le vent inexistant, le prix du kWh explose sur le marché. A la mi-saison, tandis que les chauffages sont à l’arrêt et que les centrales renouvelables produisent à plein régime, il s’effondre.

Or, la production d’électricité d’origine renouvelable est désormais si importante qu’il arrive de plus en plus souvent que, même à bas prix, l’électricité ne trouve plus preneur. Dans ces moments, l’électricité est virtuellement gratuite tant elle embarrasse les producteurs – et cette situation va se produire de plus en plus souvent à mesure que nous migrons nos centrales thermiques vers des équivalents renouvelables…

Si problématique qu’elle soit pour les opérateurs de centrales, l’intermittence de production est une opportunité jamais vue pour le secteur de la production d’hydrogène. C’est ce qu’a très bien vu l’Allemagne, forcée aujourd’hui de faire tourner des centrales à charbon quand il n’y a pas de vent.

Elle a investi 9 Mds$ pour développer sa filière d’électrolyseurs qui stockeront l’énergie verte pour la redistribuer quand le besoin s’en fait sentir.

Il est désormais économiquement viable, grâce aux périodes de “soldes” sur le prix de l’électricité qui se produisent de plus en plus fréquemment, de produire de l’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau.

Nous sommes par conséquent à un moment charnière dans la filière hydrogène. Alors que l’Europe est censée atteindre la neutralité carbone totale dès 2050, les producteurs qui utilisaient par facilité du gaz naturel pour produire leur hydrogène vont se retrouver entre le marteau de la disponibilité des ressources fossiles et l’enclume des objectifs de l’Union européenne. Continuer à produire du H2 en relâchant du CO2 ne sera bientôt tout simplement plus acceptable dans nos contrées.

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1 commentaire

PHILIPPE VIGOUROUX 26 octobre 2020 - 19 h 17 min

bonjour

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