de ses bons et ses moins bons usages
De quoi parle-t-on quand on parle d’hydrogène ? Il s’agit du plus simple des atomes et l’élément le plus léger, 14 fois plus que l’air. On en trouve en très grande quantité dans le Soleil et dans les étoiles. Ce n’est toutefois pas une source d’énergie, puisqu’il n’y a pratiquement pas d’hydrogène à l’état naturel sur notre planète. Il pourrait devenir un vecteur d’énergie, comme l’électricité mais plus facile à stocker, et il permettrait de s’affranchir de certaines limites des énergies éolienne et solaire. Les carburants utilisés dans les voitures (essence, diesel, gaz naturel) sont composés d’atomes de carbone et d’hydrogène. De plus, la possibilité de stocker l’hydrogène simplifierait grandement l’autonomie de nombreux véhicules et constituerait donc la clé d’une mobilité décarbonée. Le point sur ses usages, bons et moins bons !
L’hydrogène dans les transports longue distance.
Dans les transports, deux modes sont clairement hors d’atteinte de l’électrification : le transport maritime et l’aviation. L’hydrogène est susceptible d’y jouer un rôle de « vecteur énergétique », sous la forme de produits énergétiques riches en hydrogène. L’ammoniac pour les cargos et le kérosène de synthèse pour les avions sont les options les plus réalistes pour une décarbonation d’ici à 2050.
L’hydrogène a fait une timide apparition dans les transports terrestres, mais il semble qu’il y ait davantage de véhicules à hydrogène dans les pages des journaux que sur les routes, puisqu’on en compte un peu plus de 10’000 dans le monde, contre 1000 fois plus de véhicules électriques. Cela s’explique : les véhicules à hydrogène sont plus chers et nécessitent jusqu’à trois fois plus d’électricité par kilomètre que les véhicules à batteries.
L’avantage d’une recharge rapide avec l’hydrogène est incontestable, mais elle concerne surtout les véhicules professionnels qui sont appelés à être constamment sur les routes, à savoir principalement les camions et les bus. Les batteries de forte autonomie, encore trop lourdes, restreignent la charge utile des marchandises transportées.
Cependant, les batteries progressent rapidement, s’allègent, se rechargent plus vite et coûtent de moins en moins cher.
Le constructeur suédois Scania a récemment abandonné le camion à hydrogène pour se concentrer sur l’électrique, estimant l’autonomie optimale à 450 kilomètres. Après 4h30 de conduite, les chauffeurs doivent s’arrêter au moins trois quarts d’heure, soir le temps suffisant pour recharger les batteries aux trois quarts et être en mesure de parcourir 300 km supplémentaires.
L’hydrogène dans les bâtiments ?
Pour la chaleur « domestique », l’écart d’efficacité devient considérable. La chaîne hydrogène apporte environ 50% de l’énergie électrique initiale sous forme de chaleur dans un bâtiment. La pompe à chaleur électrique puise la chaleur dans le milieu environnant, et délivre 3 kWh de chaleur pour 1 kWh électrique consommé. L’écart de rendement est donc de 1 à 6 !
Certains envisagent pourtant deux « niches » pour l’hydrogène. La première idée consisterait à réemployer les réseaux de distribution de gaz existant afin d’apporter de l’hydrogène dans les foyers, Or, il faut rendre les réseaux de gaz compatibles avec l’hydrogène pur et maîtriser la sécurité à domicile. En comparaison, une isolation thermique plus poussée se rentabilise tout l’hiver. De plus, un poêle à bois complète les pompes à chaleur à bien moindre frais. Une autre idée est d’utiliser de l’hydrogène en autonomie, en complément, notamment, du solaire en toiture. Si on utilise l’électricité et la chaleur dans une pile à combustible comme dans un moteur, le rendement total est meilleur. A ne pas oublier : le coût du stockage décentralisé de l’hydrogène.
Stocker et transporter les énergies renouvelables dans l’hydrogène. En grands volumes, les choses peuvent se présenter différemment et l’hydrogène peut en effet être un moyen de stockage de l’électricité dans les réseaux. Le stockage souterrain de l’hydrogène permet de stocker de grandes quantités d’énergie. Les batteries et les centrales de pompage-turbinage seront privilégiées pour les stockages de courte ou moyenne durée. Les variations saisonnières de la production renouvelable devront d’abord être gérées par une bonne complémentarité des moyens de production, en fonction de la demande d’électricité. Dès lors, le rôle de l’hydrogène pourrait être de remplacer le gaz naturel dans les centrales d’équilibre, soit celles qu’il faut conserver pour garantir la sécurité électrique durant les rares semaines avec peu de vent et de soleil. Des besoins considérables d’hydrogène. L’hydrogène sera certainement un outil important de la décarbonation de l’économie mondiale. Et les besoins en hydrogène de la chimie, de la sidérurgie, du transport maritime, de l’aviation et de la sécurité électrique, seront très importants. Sa production, essentiellement à partir d’énergie renouvelable, consommera des quantités phénoménales d’énergie éolienne, hydraulique et solaire. Cette contribution sera essentielle pour atteindre les émissions nettes nulles qui font désormais figure d’objectif partagé par les principales économies du globe. Pour autant, l’hydrogène ne sera pas le « nouveau pétrole », mais plutôt un complément utile de l’électricité renouvelable et de l’électrification des usages finaux de l’énergie.