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22/06/2016

Etude : La filière hydrogène-énergie en France, à l’aube d’un déploiement industriel et commercial prometteur

Vecteur énergétique d’avenir par ses facultés de stockage et sa forte densité énergétique, l’hydrogène se présente aujourd’hui comme un substitut possible aux hydrocarbures, et un moyen efficace pour faciliter l’intégration des énergies renouvelables. Les quelques 60 millions de tonnes d’hydrogène produites par an dans le monde sont issues à plus de 95% d’énergie fossile et sont essentiellement utilisées comme matière première pour la chimie et le raffinage pétrolier. Mais les quatre prochaines années pourraient constituer une période décisive tant pour l’émergence d’une production propre et décarbonnée d’hydrogène que pour le développement de nouvelles applications de l’hydrogène-énergie.

L’hydrogène peut être en effet produit à partir d’électricité via la réaction d’électrolyse de l’eau ou à l’inverse servir à produire de l’électricité par l’intermédiaire d’une pile à combustible. Ces réactions et technologies sont connues depuis plusieurs décennies, mais ont fortement évolué ces dernières années au point de susciter un regain d’intérêt de la part des acteurs publics et industriels pour la filière hydrogène-énergie.

Celles-ci représentent en particulier, une alternative de choix pour répondre aux défis de la mobilité durable : équipés d’une pile à combustible alimentée par hydrogène, les véhicules hydrogènes (FCEV[1]) rejettent uniquement de l’eau, disposent d’une autonomie 2 à 3 fois supérieure aux véhicules électriques classiques et se rechargent en 5 minutes dans des stations adaptées. La mobilité hydrogène est d’autant plus intéressante que le coût de production d’1 kg d’hydrogène renouvelable permettant à un véhicule FCEV de parcourir 100 km pourrait fortement diminuer et atteindre 3€/kg dans des installations d’électrolyse à grande échelle. D’après l’AIE, 150 millions de FCEV pourraient être vendus d’ici 2050 dans le monde, et le marché des FCEV atteindrait déjà plus de 20 milliards d’euros par an pour un taux de pénétration de seulement 1%. Alors que Toyota commercialise son nouveau véhicule à hydrogène, la Mirai, depuis fin 2015, les acteurs se mobilisent pour mettre en place une infrastructure de distribution d’hydrogène, principal frein au développement de la filière hydrogène-énergie. Japon, Etats Unis et Allemagne ont établi une feuille de route du développement de la mobilité hydrogène. La France, pourtant leader mondial dans la production d’hydrogène et de gaz industriels suit le pas et a opté pour une approche de développement par clusters basée sur l’installation de stations locales dédiées à des flottes captives de véhicules hydrogène.

Le vecteur hydrogène-énergie permet également de pallier l’intermittence des énergies renouvelables en stockant, sous forme d’hydrogène, l’électricité excédentaire produite lors des périodes de forte production et de faible consommation. L’hydrogène ainsi produit permettrait de valoriser d’ici une dizaine d’année plusieurs TWh d’électricité sous forme de carburant ou source de chauffage, seul ou combiné à d’autres gaz comme le gaz naturel par exemple.

Enfin, grâce aux progrès de R&D et à la miniaturisation des piles à combustible, l’hydrogène ouvre des perspectives pour de nombreuses applications stationnaires et mobiles : production de chaleur résidentielle, alimentation de sites isolés ou d’appareils électroniques (tablettes, ordinateurs).

Le déploiement des nouvelles applications de l’hydrogène-énergie génèrerait en Europe en 2030 une demande annuelle additionnelle de 1,8 millions de tonnes d’hydrogène, soit le double de la consommation annuelle de la France en 2015. A l’échelle de la planète, la production d’hydrogène liée aux applications non traditionnelles (hors pétrole et chimie) pourrait être multipliée par 20 d’ici 2030, passant de 0,17 à 3,5 million de tonnes [2].

Mais si l’essor de la filière hydrogène-énergie dépend en partie des avancées technologiques et infrastructurelles, celui-ci est également conditionné par la mise en place de stratégies industrielles, réglementaires et politiques indispensables pour organiser une véritable synergie entre les acteurs.

Télecharger l'étude complète ici

C. de Lorgeril, N. Courtemanche et G. Laveissiere

Notes et sources

[1] note : FCEV pour Fuel Cell Electric Vehicle, Véhicule Electrique à Hydrogène

[2] source : Navigant Research

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