Hydrogène vert : une solution pertinente pour décarboner l’industrie et les transports ?

L’hydrogène est partout : la molécule H₂ ou dihydrogène, se retrouve dans l’eau (H₂O) et dans les hydrocarbures. L’atome d’hydrogène est le plus ancien et le plus répandu sur terre. Potentiellement, il a vocation à devenir un vecteur énergétique d’avenir. Les enjeux écologiques et économiques sont importants. Aussi tous les pays misent sur la R&D (recherche et développement) pour devenir les premiers à déposer des brevets. Loin de la science-fiction, les exploitations concrètes voient déjà le jour en France. Plongeons dans le monde de l’hydrogène vert pour tout comprendre, et les enjeux que cela peut avoir au niveau des offres de mobilité hydrogène pour les professionnels.

Qu’est-ce que l’hydrogène ? 

Si l’atome d’hydrogène est autour de nous, il n’est pas exploitable en l’état, ce serait trop simple ! 

Comment est produit l’hydrogène ? 

L’eau est un mélange d’hydrogène et d’oxygène (H₂O). Le méthane est un mélange de carbone et d’hydrogène (CH₄)_. Ainsi, on trouve de l’hydrogène dans de nombreux hydrocarbures et composants.  

L’hydrogène se retrouve aussi seul à l’état naturel, dans des puits enfouis dans les couches terrestres. On l’appelle parfois hydrogène blanc ou natif. Il est donc possible d’exploiter des gisements d’hydrogène naturel.

Par exemple, au printemps 2023, dans le bassin minier lorrain, un puits d’hydrogène très prometteur a été découvert de manière fortuite. Il daterait de plus de 200 millions d’années* ! 

Comment produit-on l’hydrogène ? 

Plusieurs procédés chimiques ou thermiques permettent de séparer l’hydrogène des autres molécules : 

• L’électrolyse sépare oxygène et hydrogène de l’eau, grâce à un courant électrique. 
• Le vaporeformage craque le gaz naturel avec de l’eau à haute température. 
• L’oxydation partielle est une réaction chimique entre un hydrocarbure et de l’oxygène.
• La pyrogazéification transforme un composé solide en gaz riche en hydrogène. 

Les différentes formes d’hydrogène : hydrogène gris, hydrogène bleu, hydrogène vert

Hydrogène carboné

Les premières recherches sur l’hydrogène ont produit de l’hydrogène gris ou hydrogène carboné, à partir d’énergies fossiles (charbon, lignite, gaz naturel). On l’appelle aussi hydrogène fossile.

Si la combustion de l’hydrogène n’émet pas de dioxyde de carbone (CO₂), la manière de le produire peut générer des émissions de GES (gaz à effet de serre). Sur l’ensemble du cycle de vie, il reste des efforts à faire…

Hydrogène bleu bas carbone

Depuis quelques années, l’hydrogène bas carbone ou hydrogène bleu apparaît : le vaporeformage du gaz naturel ou l’électrolyse de l’eau issue des centrales électriques offrent une énergie hydrogène meilleure pour l’environnement. 

Hydrogène vert renouvelable

Mais les innovations technologiques visent encore plus haut : l’hydrogène renouvelable ou hydrogène vert. En exploitant l’électrolyse de l’eau issue des énergies solaires, des éoliennes ou de l’hydroélectricité, vous obtenez un hydrogène dont la source est elle-même décarbonée. L’exploitation de la biomasse ou du biométhane complètent, par d’autres procédés, la production d’hydrogène vert. 

Les enjeux de l’hydrogène vert

Les enjeux autour de l’hydrogène sont triples : un enjeu environnemental, un enjeu technologique et un enjeu industriel. 

L’hydrogène vert : un enjeu environnemental

L’enjeu principal est de réussir une transition énergétique indispensable. L’hydrogène vert apparaît comme l’une des solutions pour diminuer considérablement les émissions de GES. Après des années de recherche, l’hydrogène a vocation à prendre une place importante dans un mix énergétique décarboné. 

Toutefois, pour conquérir le marché de l’énergie, l’hydrogène vert doit réussir à baisser ses coûts de production, en particulier pour l’électrolyse. 

Un enjeu technologique

Hier encore, posséder sa voiture à hydrogène semblait utopique. Les investissements sont actuellement d’envergure : près de 30 pays dans le monde disposent d’une stratégie hydrogène dotée de plus de 40 milliards de dollars (source : France Hydrogène). 

L’idée est de réussir à diminuer de moitié les coûts de production de l’hydrogène vert pour faire baisser le coût pour l’utilisateur et ainsi proposer des offres pertinentes dans un mix énergétique. En 2022, l’hydrogène vert représente 5 % de la production totale d’hydrogène. En 2030, l’objectif est d’atteindre plus de la moitié, tout en doublant en parallèle la production ! 

La recherche doit réussir sur plusieurs fronts : améliorer le rendement de la production et de la restitution de l’hydrogène, baisser les coûts, simplifier le transport.

Un enjeu industriel 

La France et plus largement l’Europe ne peuvent passer à côté de la transition énergétique. Non seulement c’est un impératif environnemental mais les grandes puissances investissent toutes pour développer et vendre leurs solutions. 

La filière hydrogène est nécessairement locale et créatrice d’emplois. L’hydrogène offre une solution pour la décarbonation des industries (production de ciment, de fer et d’acier, d’engrais et de produits chimiques par exemple) dont les procédés ne peuvent pas se convertir à l’électricité.

L’hydrogène intéresse également le secteur des transports lourds et légers à usages intensifs : le véhicule à hydrogène est en route. En particulier, pour les véhicules lourds, utilitaires et à usages professionnels (taxis notamment). Une offre d’utilitaires à hydrogène a également vu le jour, dans le cadre de l’appel à projets mené par l’ADEME.

Situation de l’hydrogène en France

Aujourd’hui peut-être avez-vous déjà profité de l’énergie hydrogène sans le savoir : des bus à hydrogène, des taxis à hydrogène, des camions et utilitaires à hydrogène (Peugeot et Citroën notamment) circulent déjà sur nos routes de France. Adeptes de randonnée, vous avez peut-être rejoint un refuge de haute montagne alimenté par l’hydrogène ? 

En Allemagne et au Canada, des  trains H₂ circulent également. Demain, pourrons-nous voler dans des des avions à hydrogène ? Les innovations technologiques se développent à une vitesse exponentielle. En février 2023, le premier train à hydrogène (Coradia iLint d’Alstom) a réalisé ses premiers tests sur le sol français. Il circule déjà dans plusieurs pays européens.

Au niveau de l’État français, l’engagement est fort : investir d’ici 2030, 7,2 milliards d’euros pour développer une filière compétitive de l’hydrogène renouvelable et bas carbone. La France ambitionne de devenir leader de ce secteur de l’hydrogène vert. 15 projets industriels français relatifs à l’hydrogène intègrent les Projets Importants d’Intérêt Européen Commun (PIIEC), autorisant l’État à subventionner ces projets d’industrialisation. 

En France, certaines régions comme l’AURA (Auvergne-Rhône-Alpes) sont en pointe dans la mobilité verte à l’hydrogène. Ainsi, HYmpulsion est une entité commerciale soutenue par la région et les acteurs locaux pour construire et exploiter des infrastructures de recharge hydrogène. 

En conclusion, la petite molécule n’a pas fini de faire parler d’elle ! Nous espérons que ce premier article de notre série consacrée à la mobilité hydrogène vous donne les clés de cette nouvelle forme d’énergie prometteuse.

* source : Révolution énergétique