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CULTURE


L'Hydrogène, énergie du futur


La production d'hydrogène à partir d'énergie solaire.

Selon le think-tank allemand Agora Energiewende, l'électrolyse pour la production d'hydrogène vert requiert de longues durées annuelles de fonctionnement à pleine charge (supérieures à 3 000 à 4 000 heures par an) et de l'électricité renouvelable à bas coût. Cela écarte les éoliennes à terre (en moyenne 1 500 h/an). Les gisements les plus favorables sont les grands parcs éoliens de la mer du Nord et les grandes centrales solaires en Afrique du Nord ou au Moyen-Orient.
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Union européenne

En 2020, la Commission européenne publie une « stratégie pour l'hydrogène en vue d'une Europe neutre climatiquement » qui prévoit d'installer d'ici 2024 des électrolyseurs d'une puissance totale de 6 GW pour produite 1 Mt de dihydrogène par an. D'ici 2030, cette capacité doit atteindre 40 GW pour produire 10 Mt d’hydrogène renouvelable.

L'hydrogène produit à partir d'énergie nucléaire est considéré comme « vert » selon la classification en vigueur en France, « violet » voire « jaune » ou « rose » dans certains pays anglophones. Dans tous les cas, il est à très faible empreinte en carbone. Aussi de très nombreux syndicats européens enjoignent-ils à l'Union européenne d'inclure le nucléaire dans la « taxonomie » verte. En mars 2021, un rapport d'experts de l'UE aboutit à la conclusion que le nucléaire devrait entrer dans le cadre de la « taxonomie » verte.

Le 31 décembre 2021, la Commission européenne dévoile son projet de labellisation verte pour les activités contribuant à la réduction des gaz à effet de serre. Ce document fixe les conditions de l'inclusion du nucléaire et du gaz dans la taxonomie européenne : les nouveaux projets de centrales nucléaires devront avoir obtenu un permis de construire avant 2045 (avec une clause de rendez-vous pour la suite) ; les travaux permettant de prolonger la durée de vie des réacteurs existants, tels que le « grand carénage » d'EDF, devront avoir été autorisés avant 2040 ; des garanties seront exigées en matière de traitement des déchets nucléaires et de démantèlement des installations, conformes aux traités existants.
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France

La France, dans son plan de relance de 2020, a décidé d'investir deux milliards d'euros dans ce secteur d'ici 2022 et sept milliards d'ici 2030.

La startup Lhyfe, sise à Nantes et retenue dans le programme « French Tech Green », produit de l'hydrogène vert depuis 2021, en alimentant les électrolyseurs par de l'énergie éolienne, tout en gérant les fluctuations liées au vent.

En janvier 2022, la société d'ingénierie H2V et le Port de Marseille annoncent la construction, pour 750 millions d'euros, d'une installation de production d'hydrogène vert d'une capacité de 600 MW, la plus importante projetée alors dans le monde. L'usine sera progressivement déployée en six tranches à partir de 2026 et pleinement opérationnelle en 2031. Elle produira 84 000 tonnes d'hydrogène par an, pour décarboner les grosses industries pétrochimiques et sidérurgiques, ArcelorMittal à Fos et les raffineries Esso et Petroineos ; ces trois sites pourraient absorber la totalité de sa production. Avec les besoins de la mobilité lourde, la demande d'hydrogène estimés d'ici 2030 sur l'emprise portuaire marseillaise s'élèvent à 105 000 tonnes, soit l'équivalent de 1,2 GW de production électrique. H2V espère qu'en 2030, le solaire et l'éolien seront suffisamment développés dans le sud du pays pour ramener le coût de l'énergie nécessaire au fonctionnement de son installation autour de 20 euros, son seuil de rentabilité. Son projet « H2V Normandy » (200 MW), développé depuis 2016 à Saint-Jean-de-Folleville, a obtenu le 10 janvier l'autorisation environnementale de l'État. Le projet est cédé à Air Liquide, qui va construire cette usine et l'exploiter, produisant 28 000 tonnes d'hydrogène par an en 2025. H2V a annoncé trois autres projets : Dunkerque, Saint-Avold et Fessenheim.

La startup iséroise Sylfen, créée en 2015 pour valoriser une technologie développée au CEA, lance en 2022 la commercialisation de son électrolyseur réversible, après une preuve de concept réalisée en 2018-2019 par la vente d'un prototype à Engie. Ce dispositif permet de convertir une partie de l'énergie renouvelable produite par des panneaux photovoltaïques principalement, plus occasionnellement des éoliennes, en hydrogène par électrolyse de l'eau, puis de restituer l'énergie stockée dans une pile à combustible, avec un rendement de 40 %, supérieur à celui des techniques existantes (autour de 30 %). De plus, la haute température (700 °C) au cœur du processus peut être récupérée pour chauffer les bâtiments. La cible visée est composée des collectivités ou des entreprises propriétaires de leurs bâtiments de quelques milliers de mètres carrés. En mai 2022, Sylfen lève 10 millions d'euros, grâce à de nouveaux investisseurs, pour industrialiser la fabrication. Les quatre premiers clients devraient être livrés à partir de la fin 2022.

Chine

La province chinoise de Mongolie intérieure donne en août 2021 son feu vert à un projet géant de parcs solaires et éoliens destinés à fabriquer de l'hydrogène vert près des villes d'Ordos et Baotou : ces parcs d'une capacité de 1,85 GW d'énergie solaire et 370 MW d'énergie éolienne produiront 67 000 tonnes d'hydrogène vert par an à partir de 2023. Ce projet nécessitera 465 MW d'électrolyseurs, soit plus du double de la production mondiale de 2020. Le sidérurgiste China Baowu Steel a annoncé des plans pour 1,5 GW d'électrolyseurs. La China Hydrogen Alliance estime les besoins en hydrogène du pays à 35 millions de tonnes d'ici à 2030.
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Controverse

La production d'hydrogène nécessite d'importantes quantités d'énergie. Si l'hydrogène n'est pas produit directement à partir d'hydrocarbures fossiles, sa production par électrolyse se fait au détriment de l'électricité injectée sur le réseau électrique. Les rendements médiocres de récupération énergétique de la filière hydrogène, les difficultés de stockage, ainsi que la faible capacité des électrolyseurs à absorber les fluctuations rapides des énergies vertes (éolienne et solaire) semblent indiquer en 2021 que la filière hydrogène dite « verte » serait économiquement peu viable à grande échelle. Seuls des cas particuliers ou des avancées technologiques dans les piles à combustibles avec des cycles intégrés à récupération de chaleur par cogénération associées aux pertes de rendement permettraient de justifier un intérêt énergétique et écologique pour la filière. Selon Jean-Marc Jancovici, la « quantité d’électricité nécessaire interdit d’envisager une conversion à l’hydrogène d’une large fraction de nos engins de transport ». Pour la Fédération européenne pour le transport et l'environnement (T&E), cette inefficacité des e-carburants conduirait à les réserver au secteur de l'aviation.

L'Académie des technologies, société savante française, résume l'état de l'art de la filière hydrogène vert dans la conclusion de son rapport du 30 juin 2020 : « Le développement de la filière hydrogène relève du temps long. Des perspectives séduisantes sont ouvertes ; mais leur point d’arrivée n’est pas acquis. Il convient d’accepter que de nombreux travaux de développement n’aboutissent que dans les décennies à venir ; et on ne connaît pas les résultats. On ne saurait construire une politique énergétique sur des espoirs ».
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