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L'hydrogène peut-il s'inscrire dans le futur mix énergétique français?

Pour atteindre les objectifs de décarbonation de ses énergies, la France s’intéresse à la production et à l’utilisation de l’hydrogène bas-carbone et renouvelable. Utilisé à l’heure actuelle essentiellement dans la chimie ou le raffinage, l’hydrogène pourrait contribuer à décarboner certains secteurs industriels, assurer le stockage de l’électricité ou alimenter le secteur des transports. De quoi s’inscrire à l’avenir dans le mix énergétique français ?
Par Actu énergie
3 Mai 2023

L’hydrogène est utilisé principalement dans l’industrie pétrochimique ou comme combustible pour des secteurs comme l’aérospatial. Il dispose cependant d’un grand potentiel pour s’implanter dans les domaines de l’énergie et du transport, sa version « verte » permettant alors de participer à la décarbonation des énergies.

Cet avenir prometteur nécessite en revanche de résoudre plusieurs défis : la production en grandes quantités d’un hydrogène renouvelable ou bas carbone, la baisse de ses coûts, son stockage et sa distribution sur le territoire.

Différentes techniques de production

Il existe 3 grands procédés de production de l’hydrogène :

  • Le reformage des combustibles fossiles : technique la plus répandue, elle consiste à faire réagir du méthane (CH4) contenu dans le gaz naturel avec de l’eau, pour former de l’hydrogène et du dioxyde de carbone (CO2). Il est également possible d’utiliser du biométhane en lieu et place du gaz naturel pour produire un hydrogène décarboné.
  • La gazéification ou transformation thermochimique : c’est une combustion partielle d’une matière organique (charbon, biomasse…) en présence d’air ou d’oxygène qui produit du gaz de synthèse riche en hydrogène. L’hydrogène obtenu peut être alors utilisé comme carburant.
  • L’électrolyse de l’eau : un courant électrique généré par un électrolyseur décompose la molécule d’eau en hydrogène et en dioxygène (O2). Cette technique est appelée à se développer en utilisant une électricité d’origine renouvelable (solaire, éolien, nucléaire), on parle alors d’hydrogène « vert » ou « renouvelable ».

Une production encore très carbonée

L’hydrogène produit par des procédés thermochimiques avec des matières premières de sources fossiles (pétrole, charbon ou gaz naturel) est appelé hydrogène « gris » ou « fossile ».

Actuellement, pour des raisons principalement économiques, cet hydrogène « fossile » représente près de 95% de la production d’hydrogène dans le monde, dont près de la moitié provient du gaz naturel.

Ce processus engendre des émissions importantes de CO2, ce qui va à l’encontre des objectifs de décarbonation et de lutte contre le réchauffement climatique. Les industriels s’attèlent donc à trouver des solutions pour produire de l’hydrogène faiblement carboné et à grande échelle.

3 options peuvent être envisagées pour produire un hydrogène bas carbone :

  • capter le CO2 émis lors de la production par transformation des énergies fossiles, puis le transporter pour le stocker géologiquement
  • pyrolyser du méthane et séparer le carbone sous forme solide
  • produire via l’électrolyse de l’eau, en réalisant l’électrolyse à partir d’une électricité peu carbonée fournie par de l’énergie nucléaire, éolienne ou solaire. Une solution à ce jour 2 à 3 fois plus onéreuse que celle du reformage du gaz naturel, ce qui représente un véritable frein à son déploiement.

Décarboner les transports

Pourtant, l’hydrogène bas carbone pourrait révolutionner et décarboner le secteur des transports. En France le transport émet 27 % des émissions de gaz à effet de serre (GES). Or, la combustion de l’hydrogène produit essentiellement de l’eau, de la chaleur et des oxydes d’azotes (Nox). En utilisant la combustion directe ou la pile à combustible, la solution hydrogène bas carbone permet de réduire considérablement les émissions.

A titre indicatif, un véhicule diesel produit entre 40 et 45 tonnes de CO2 sur l’ensemble de sa durée de vie, un véhicule hydrogène produit par reformage un peu plus de 35 tonnes, et un véhicule hydrogène produit par électrolyse renouvelable moins de 15 tonnes ! Un impact carbone réduit de 74 % !

D’autres moyens de transport pourrait fonctionner à l’hydrogène. Un premier train à hydrogène construit par Alstom est en phase d’expérimentation depuis février 2023. Sa mise en circulation est prévue pour fin 2025. Ce modèle 100% hydrogène peut transporter jusqu’à 120 passagers. Il est destiné aux lignes non électrifiées, qui représentent encore 50% du réseau ferroviaire hexagonal.

Teréga et GRTgaz s’impliquent pour le transport de l’hydrogène

L’un des freins actuels au déploiement de l’hydrogène est sa distribution. Il est généralement transporté sous forme comprimée via un réseau de pipelines relativement étendu, avec un total de plus de 4 500 km dans le monde, dont 1 600 km en Europe et 2 500 km aux États-Unis

En France, GRTgaz et Teréga, gestionnaires de réseaux gaziers, sont très impliqués dans plusieurs projets européens de transport d’hydrogène bas carbone.

MosaHYC en Moselle, HYnframed à Fos-sur-Mer, DHune dans le Nord ou encore H2Med, hydrogénoduc offshore européen, sont autant de projets dans lesquels GRTgaz travaille pour développer le transport de l’hydrogène, grâce notamment à des interconnexions européennes.

Teréga s’investit également pour accélérer la transition vers plus d’hydrogène décarboné dans notre mix énergétique. Outre H2Med, elle a lancé le projet HySoW, une infrastructure de transport et de stockage d'hydrogène et élément majeur de la future dorsale hydrogène européenne.

Ce projet a pour objectif de sécuriser les approvisionnements en énergie et accélérer la transition écologique et la décarbonation en Occitanie et en Nouvelle-Aquitaine. Il a pour ambition de développer des infrastructures de stockage et de transport d’hydrogène renouvelable et bas-carbone d’ici 2030.  Les principaux pôles industriels et de mobilité de ces deux régions seront interconnectés aux réseaux d’hydrogène produit localement ou en provenance du Sud de l’Europe, de la Méditerranée et de la façade Atlantique.

 

L’hydrogène représente un potentiel considérable pour les secteurs du transport et de l’industrie. Les enjeux principaux reposent sur la production à grande échelle et à moindre coût de sa version renouvelable, le développement des solutions et équipements fonctionnant à l’hydrogène et la mise en place d’infrastructures de stockage et distribution suffisantes. C’est pour cette raison que la France, les gestionnaires de réseaux gaziers et les industriels français investissent pour développer et déployer ces solutions d’hydrogène renouvelable à plus grande échelle. Pour à l’avenir occuper une véritable place dans le mix énergétique français ?

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