• Print
  • Decrease text size
  • Reset text size
  • Larger text size
14/12/2015

Sommes-nous enfin entrés dans l’ère de l’hydrogène ?

Le dihydrogène (communément appelé hydrogène) est un gaz aux multiples atouts qui font de lui un vecteur énergétique très efficace. D’une part, ce dernier se trouve en abondance sur Terre, sous forme d’eau ou d’hydrocarbures. D’autre part, c’est l’une des solutions majeures au problème de stockage des énergies renouvelables intermittentes que sont le solaire et l’éolien. Enfin, c’est le seul combustible non carboné, ce qui en fait un composant de choix pour l’émergence de modes de transports non polluants. Pourtant, l’hydrogène ne fait pas encore l’unanimité et ce pour diverses raisons. En novembre 2014, lors du lancement des quatre plans de la Nouvelle France Industrielle, le gouvernement français avait toutefois affiché de belles ambitions vis-à-vis de la filière hydrogène. En effet, trois des quatre plans d’actions définis pour le développement du stockage de l’énergie lui sont dédiés. Cette prise de position sera-t-elle suffisante ?

Il reste encore de nombreux défis à relever pour assurer l’avenir de la filière hydrogène énergie

Il est important de faire la distinction entre la filière industrielle historique de l’hydrogène et la filière énergie. La filière industrielle, dont un fer de lance en France est Air Liquide, produit principalement de l’hydrogène pour l’industrie chimique, le raffinage d’hydrocarbures et le traitement des matériaux. La filière énergie, plus récente et encore en construction, cherche à exploiter l’hydrogène pour un usage plus spécifique et ciblé dans le domaine de l’énergie. Les principales applications énergétiques de l’hydrogène sont la production d’électricité et de chaleur stationnaire, l’alimentation des batteries des véhicules électriques et le stockage d’électricité sous forme de gaz hydrogène offrant donc un large choix d’application. Néanmoins ce dernier ne demeure qu’un vecteur d’énergie ce qui implique sa production et sa transformation en une source d’énergie directement valorisable (électricité, chaleur, etc.). Or aujourd’hui, ces transformations sont soit polluantes (reformage catalytique à partir de gaz ou de charbon), soit très couteuses et énergivores (électrolyse de l’eau). C’est donc le coût très élevé de production d’un hydrogène propre qui constitue un premier défi à relever par la filière. La filière hydrogène doit également faire face à d’importants obstacles réglementaires. En effet, les réglementations actuelles concernent principalement l’hydrogène utilisé dans un contexte industriel et chimique. Elles sont donc inadaptées à l’usage de l’hydrogène comme vecteur d’énergie et constituent une contrainte majeure. Ainsi, comme le souligne un récent rapport de l’ADEME, l’avenir de la filière hydrogène énergie est encore largement dépendant d’une évolution du cadre règlementaire fondée sur les méthodes connues de maîtrise des risques. Le développement de l’hydrogène énergie est également freiné par son image auprès de l’opinion publique, celle d’un gaz dangereux et explosif. Or, pour pouvoir se déployer, toute nouvelle technologie a besoin d’être acceptée puis adoptée par la société. Il suffira pour cela de démontrer que les idées reçues sur le gaz hydrogène sont pour la plupart erronées et que son utilisation est parfaitement possible en toute sécurité. Nous avons aujourd’hui une connaissance suffisante de l’utilisation de l’hydrogène pour identifier les risques et les maîtriser lorsque cela est nécessaire. Un autre défi à relever par la filière peut provenir des intérêts industriels qui sont en jeu. En effet, l’hydrogène en tant que vecteur énergétique peut dans certains cas concurrencer d’autres énergies propres dans lesquelles les investissements non seulement privés mais également publics ont été très importants. C’est le cas notamment du secteur de la mobilité électrique, pour laquelle les investissements dans les batteries et les stations de recharge sont concurrents. Les véhicules à hydrogène sont pourtant des véhicules à motorisation électrique, mais dont l’électricité est produite à bord à partir d’hydrogène via une pile à combustible et non stockée dans une batterie. Cette situation entraîne nécessairement un arbitrage entre les deux technologies, pas toujours en faveur de l’hydrogène.

Néanmoins cette filière prometteuse pourrait rapidement jouer un rôle de premier plan en France et à l’international pour accompagner la Transition Energétique

L’avenir de la filière hydrogène énergie est donc encore à construire. Toutefois, de nombreux projets extrêmement prometteurs se multiplient depuis quelques années. Certains de ces projets en sont même à des stades très avancés et pourraient voir le jour très prochainement. On peut classer ces projets selon quatre grandes catégories d’application en fonction de leur maturité et des puissances en jeu. Parmi ces applications le Power-to-Gas, dont le déploiement est envisagé à moyen/long termes est l’une des principales applications de la filière H2-énergie, consiste à transformer de l’énergie électrique en hydrogène par électrolyse de l’eau, puis à l’utiliser directement par injection dans le réseau de gaz naturel ou après transformation en méthane. L’avantage majeur de cette technologie est l’intégration de surplus de production d’énergie électrique, notamment à partir d’énergies renouvelables intermittentes. Le Power-to-Gas apporte donc une flexibilité cruciale au système énergétique. Cette utilisation de l’hydrogène ouvre également des perspectives intéressantes en termes d’autonomie énergétique, la technologie permettant de produire du gaz localement au lieu de l’importer. Un autre atout majeur de la filière H2-énergie est la pile à combustible. Cette pile réalise l’action inverse de l’électrolyse de l’eau et permet de convertir directement l’hydrogène en énergie électrique, chaleur et eau. Ce dispositif de conversion d’énergie est très propre et affiche un rendement électrique élevé proche de 50%. La pile à combustible est aujourd’hui une réalité commerciale au Japon grâce à l’investissement de nombreux grands groupes industriels japonais. Le Japon est d’ailleurs le premier déposant de brevets dans ce domaine. Les applications sont variées, notamment dans le secteur résidentiel, en tant que source d’énergie délocalisée, afin de répondre à tous les besoins domestiques (chauffage, eau chaude, réfrigération). Finalement, l’une des trois applications principales de la pile à combustible est le secteur des transports qui constitue un autre axe de développement majeur de la filière hydrogène. L’hydrogène est déjà présent dans certains véhicules ayant dépassé le stade du prototype comme les bus ou les voitures. Ainsi, tous constructeurs confondus, plus de 25 millions de km ont été parcourus par des véhicules à hydrogène et pile à combustible depuis leur apparition. Cette évolution s’est traduite par une hausse de 5,7% du marché européen en 2014. Dans l’optique de continuer à accroître la présence de l’hydrogène énergie dans le secteur des transports, le plan H2 Mobilité France a été mis en place. Il vise à déployer 600 stations de recharge à l’horizon 2030, contre seulement 5 aujourd’hui. Le plan prévoit également un point de passage à 100 stations en 2022, un objectif revu à la hausse par le groupe H2 du projet de Nouvelle France Industrielle qui compte les déployer d’ici 2018. La filière H2-énergie est donc en plein essor, et la France y a une carte à jouer. En effet, les entreprises françaises s’avèrent très compétitives sur ce marché, et certaines d’entre elles, expertes et innovatrices, pourraient même devenir les fleurons de la filière dans les années à venir. C’est le cas par exemple de l’entreprise McPhy Energy, fabricant d’électrolyseur pour les applications industrielles et hydrogène énergie, et qui propose un stockage de l’hydrogène innovant sous forme solide.

Une filière encore en développement qui doit passer un cap dans l’engagement

En France, le manque de projets oblige ce type d’entreprises françaises, pourtant à la pointe de la recherche dans ce domaine, à exporter leur savoir-faire. Cette situation dommageable pour le secteur industriel français sera peut être amenée à évoluer suite à la mise en place par le gouvernement en novembre 2014 du plan « Stockage de l’énergie » de la Nouvelle France Industrielle. Ce plan fait la part belle au secteur de l’hydrogène énergie car il vise notamment à développer une offre de pile à combustible française compétitive, lancer une ligne pilote de stockage nomade de l’hydrogène et développer le stockage à haute pression de l’hydrogène adapté à la mobilité et à l’aéronautique. Cette décision du gouvernement est une bonne nouvelle pour la filière hydrogène qui avait du faire face aux doutes émis par une note de France Stratégie extrêmement pessimiste quant à l’avenir de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique. Cette note, qui présentait la technologie comme immature et les perspectives de développement dans le domaine du stockage d’électricité et de la mobilité comme totalement bloquées a suscité de vives réactions de la part de la filière, qui l’a jugée peu pertinente. Cette note n’a pas non plus trouvé écho dans la sphère politique, où l’engouement récent s’est confirmé notamment au travers du rapport de Monsieur Derdevet. Auparavant, le rapport de Messieurs Kalinowski et Pastor soulignait déjà le potentiel énorme de l’hydrogène, comme possible vecteur de la transition énergétique. Toutefois, les deux rapports soulignent le développement encore limité de la filière hydrogène énergie qui peine à s’imposer durablement. Pour dépasser le stade de filière en développement, il est donc indispensable de mettre en place des investissements continus et réguliers, qu’ils soient publics ou privés car la filière H2-énergie a besoin d’un soutien financier sur le long terme pour passer un cap. Ces investissements doivent se focaliser sur le développement d’infrastructures de production et de distribution de l’hydrogène, en particulier pour la recharge de véhicules. Actuellement, les infrastructures sont trop limitées pour contribuer au développement des marchés et générer de la demande. En effet, la compétitivité économique des solutions proposées reste encore très éloignée des conditions du marché. Le développement de la filière est étroitement lié à l’industrialisation et au passage d’une production de prototypes ou de petites séries à une production en série à grande échelle. L’avenir de la filière hydrogène semble donc très prometteur, même si certains verrous sont encore à lever. Les perspectives sont d’autant plus intéressantes en France, pays qui possède de nombreuses entreprises à la pointe de la technologie dans ce domaine, notamment dans la région Rhône Alpes, berceau de la filière. Cette filière fait actuellement face à un défi de taille : le cap de l’industrialisation qu’il faudra réussir à franchir si l’on veut un jour voir l’hydrogène s’imposer comme le vecteur énergétique de référence. Ce défi ne pourra être relevé que par un soutien financier important et un accompagnement public. L’engouement récent des politiques à ce sujet laisse à croire que le potentiel de la filière hydrogène a fini par séduire.

Robin Maggioli

0 commentaire
Publier un commentaire

Plain text

  • Aucune balise HTML autorisée.
  • Les adresses de pages web et de courriels sont transformées en liens automatiquement.
  • Les lignes et les paragraphes vont à la ligne automatiquement.
Image CAPTCHA
Saisissez les caractères affichés dans l'image.
Back to Top