Parole d’expert : La filière hydrogène, une chance pour les territoires – RDV#21

A la veille de notre webinar sur la transition écologique, notre spécialiste Anton Frenzel vous propose de faire un point sur la filière hydrogène. En pleine croissance en France comme dans le reste de l’Europe, cette dernière offre de nombreuses opportunités aux territoires.

Rendez-vous incontournable des acteurs clés du secteur (industriels, scientifiques, décideurs publics…), le salon Hyvolution a confirmé, en début d’année, le dynamisme de la filière notamment dans les domaines de l’énergie et de la mobilité. Une tendance forte que la crise sanitaire n’ait pas parvenu à inverser. A l’occasion de notre semaine thématique sur la transition écologique, notre expert Anton Frenzen vous propose un état des lieux et vous dévoile quelques-uns des atouts pour les territoires de cette source d’énergie à très fort potentiel.

L’hydrogène, une ressource qui ne manque pas d’énergie

L’hydrogène a de nombreux points forts à faire valoir, notamment dans le domaine énergétique :

• Bien que non disponible à l’état naturel, il est présent en abondance, sous forme d’atomes, partout sur terre notamment dans l’eau, les hydrocarbures…
• Cette énergie peut être stockée et également permettre le stockage de l’électricité sur une longue durée.
• Sa combustion génère trois fois plus d’énergie que l’essence… sans rejet de CO_2.

Dans la lutte engagée par les pouvoirs publics pour réduire l’émission de gaz carboniques, la propriété de l’hydrogène de libérer de l’énergie sans émission de CO2 est un incontestable atout. Des problématiques techniques se posent néanmoins puisque pour obtenir de l’hydrogène, le stocker ou le transporter, il est nécessaire d’avoir recours à de grandes quantités d’énergie potentiellement émettrices de CO₂. Autre inconvénient : le processus même de transformation chimique employé pour produire de l’hydrogène génère, dans la plupart du cas, des rejets importants de CO₂.

Un processus de production à peaufiner

Concrètement, 95 % de l’hydrogène produit à l’heure actuelle l’est grâce à la transformation d’hydrocarbures (gaz naturel à hauteur de 50%, pétrole, charbon). Problématique puisque, non content d’utiliser des substances non renouvelables, les procédés de transformation (vaporeformage, oxydation partielle, gazéification) rejettent de grandes quantités de CO₂. A titre d’exemple, générer 1 tonne d’hydrogène par vaporeformage implique la création de 9 tonnes de CO₂.

Aujourd’hui, moins de 5% de la production provient de l’électrolyse de l’eau. Basique, le procédé permet, grâce au courant électrique de décomposer l’eau en hydrogène (H) et en dioxygène (O₂). En plus de puiser dans une ressource abondante sur la planète, cette technique permet d’obtenir de l’hydrogène sans aucune émission de CO₂.

Ce faible ratio s’explique par des raisons essentiellement économiques. Produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau revient 3 à 5 fois plus cher qu’en ayant recours à des hydrocarbures. Un écart dû principalement au coût de l’énergie utilisée dans le processus de transformation mais aussi au rendement des différents procédés de production.

Optimiser le rendement du procédé d’électrolyse

Pour autant, compte-tenu notamment des problématiques environnementales, l’idée de produire de l’hydrogène décarboné continue de faire son chemin et de nombreuses réflexions sont menées pour définir comment réduire les coûts de production et développer une filière d’hydrogène décarbonée moins coûteuse. Parmi les solutions avancées, la mise en place d’une « taxe carbone » qui impose aux industriels ayant recours à la production d’hydrogène de développer un système pour capter, stocker et réutiliser le CO₂ ainsi produit.

Autre piste : améliorer le rendement de l’électrolyse. Limité à 50% en utilisant des électrolytes alcalins, ce dernier peut atteindre 70% via des membranes polymères. En expérimentation, l’électrolyse à hautes températures (>400° C) pourrait même permettre d’atteindre un taux supérieur à 90%.

Si le coût de l’électricité demeure problématique – d’autant plus s’il est issu d’une source d’énergie renouvelable – l’envisager sous le prisme des surproductions d’énergie – qui ne peuvent être ni stockées, ni vendues – rend le modèle économique beaucoup plus pertinent.

Les transports en première ligne

Si l’échec de la BMW HYdrogen 7 rend difficilement concevable, à court terme, l’usage de l’hydrogène comme un carburant combustible, il est néanmoins d’ores-et-déjà en mesure d’alimenter toutes sortes de véhicules électriques pour peu que ces derniers soient équipés d’une pile à combustible*. Une production décentralisée grâce à des unités locales d’électrolyse permettrait, de plus, de réduire les coûts de transport de l’hydrogène vert (décarboné) et notamment l’écart avec l’hydrogène issu de la transformation d’hydrocarbure.

Conscient de l’intérêt de l’hydrogène, les pouvoirs publics ont instauré un cap qui vise à décarboner 10% de la production à l’horizon 2023 puis entre 20 et 40% d’ici 2028 tout en développant des solutions zéro émissions pour les transports. Inscrit dans la programmation pluriannuelle de l’énergie, ces objectifs s’accompagnent d’actions concrètes afin de continuer à développer l’hydrogène pour les véhicules : 5 000 utilitaires légers (VUL), 200 véhicules lourds (bus, camions, TER, bateaux) et 100 stations de recharges devraient ainsi être construits d’ici 2023.

Une opportunité pour les territoires

Fin 2017, une étude du cabinet McKinsey estimait que non seulement l’hydrogène pourrait contribuer à réduire de 20% les émissions de CO₂ en 2050 mais serait également susceptible de générer plus de 150 000 emplois et un chiffre d’affaires de 40 milliards d’euros (40 000 emplois et 8,5 milliards d’euros de CA dès 2030).

De quoi offrir de belles perspectives aux territoires qui souhaiteraient faire de ce secteur une de leurs filières clés et capitaliser sur les écosystèmes existants. Sont bien sûr concernés au premier chef, les territoires qui disposent déjà d’une production industrielle d’hydrogène. L’évolution des processus industriels amènera à repenser la production et, par exemple, à développer des systèmes capables de capter et de valoriser le CO₂. Le circuit logistique devra, lui aussi, être revu pour répondre aux besoins de l’électromobilité qui nécessitera d’envisager des solutions pour transporter l’hydrogène (mise en bouteille, conduite de gaz…) là où la production d’essence ou de gazole pouvait être effectuée sur place. Indubitablement, la filière est pleine de promesses. Des promesses qui ne concernent pas seulement la production mais touche un périmètre beaucoup plus large.

Un complément indispensable aux énergies solaires et photovoltaïques

En parallèle des projets de production d’énergies renouvelables (éoliennes, photovoltaïques…), la création de sites industriels de production d’hydrogène comme de petites unités d’électrolyse ou encore de sites de distribution et d’agences d’entretien et de services sont autant d’opportunités offertes aux territoires qui souhaiteraient profiter du dynamisme du secteur. La présence d’instituts de recherche ou d’écoles d’ingénieurs constitueront également un atout de poids pour développer des synergies avec les nombreux projets de développement et les startups qui imagineront les procédés de production, de stockage et de transport de demain.

Atout majeur au service de la mobilité verte, l’hydrogène dispose de tous les atouts pour s’imposer comme un complément indispensable des ressources comme l’éolien ou le photovoltaïque ne serait-ce que par sa capacité à stocker et transporter l’énergie d’origine renouvelable. Des investissements doivent néanmoins être entrepris dès aujourd’hui pour en faire une énergie propre sans émission de CO₂ et lui permettre de répondre ainsi aux attentes écologique et économique placées en lui.

* L’hydrogène couplé à un apport d’air et introduit dans une pile à combustible permet de produire de l’électricité en ne rejetant que de l’eau

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