L’hydrogène vert fait l’objet d’une stratégie de développement nationale accompagnée d’un plan d’investissement. Les politiques se reposent en effet sur cette énergie renouvelable pour atteindre l’objectif de décarbonation de l’industrie, de transition écologique, mais aussi d’indépendance énergétique de la France.
Quels sont les enjeux de l’hydrogène vert ? L’hydrogène décarboné est une technologie naissante basée sur l’électrolyse de l’eau, qui doit permettre de réduire les gaz à effet de serre (GES). Toutefois, cela n’est possible qu’en faisant preuve d’une grande prudence quant aux risques de fuites d’hydrogène, dont les conséquences seraient aggravantes en ce qui concerne la situation climatique.
Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ?
Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz présents dans l’atmosphère qui permettent d’absorber une partie de l’énergie solaire. Ce phénomène naturel (effet de serre) est à l’origine de la vie sur Terre : sans lui, la température moyenne serait bien trop basse.
Toutefois, l’activité humaine (comme la production d’hydrogène à partir d’énergies fossiles) vient perturber ce phénomène. Les émissions de gaz à effet de serre augmentent, de même que la quantité de chaleur issue du soleil absorbée dans l’atmosphère. S’ensuit alors une hausse de la température, à laquelle fait référence le changement climatique (ou réchauffement climatique), dont les conséquences incluent :
- l’augmentation de la fréquence et de la gravité des événements météorologiques extrêmes ;
- l’élévation du niveau moyen des mers ;
- la perturbation des écosystèmes ;
- l’élévation du nombre de jours estivaux ;
- la crise alimentaire ;
- l’acidification des eaux.
Parmi les gaz à effet de serre issus de l’activité humaine, on retrouve le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N20) et les gaz fluorés. L’impact de ces gaz sur l’effet de serre et donc sur le réchauffement climatique est déterminé par une unité de mesure : le potentiel de réchauffement global (PRG). Cet indicateur tient compte de la durée de vie du gaz dans l’atmosphère et de sa capacité à absorber les rayons du soleil, le tout sur une base de 100 ans. Ce PRG ne concerne que les 6 gaz à effet de serre directs, dont ne fait pas partie l’hydrogène. Le PRG du CO2 est de 1, celui du méthane de 25 : ce rapport prouve alors que l’hydrogène produit à partir d’hydrocarbures comme le métal est néfaste au climat.
Hydrogène décarboné: une solution prometteuse pour les collectivités
L’hydrogène décarboné se présente comme une solution prometteuse pour l’industrie mais aussi pour les collectivités. C’est tout l’objet des pages de ce livre blanc.
Éviter les fuites d’hydrogène pour limiter l’effet de serre
Il est indéniable que l’hydrogène vert est bien plus respectueux de l’environnement que l’hydrogène carboné. Obtenu par électrolyse de l’eau et par exploitation d’électricité propre (panneaux solaires, éoliennes), l’hydrogène décarboné est une énergie renouvelable aux utilisations multiples.
S’il permet de limiter le bilan carbone du secteur énergétique, l’hydrogène vert reste une énergie compliquée à maîtriser. Il est notamment important de limiter les risques de fuites de l’hydrogène gazeux dans l’atmosphère. Ces fuites peuvent avoir lieu tout au long de la chaîne de production (lors de l’électrolyse), de transport, de stockage et d’utilisation de l’hydrogène (au niveau des piles à combustible).
L’hydrogène est bien sûr naturellement présent dans l’atmosphère. Toutefois, l’augmentation de la concentration en hydrogène dans l’atmosphère peut déséquilibrer le phénomène d’effet de serre. Une forte concentration en hydrogène peut :
- prolonger la durée de vie du méthane, en diminuant la disponibilité des radicaux hydroxyles (OH) qui participent à sa décomposition ;
- faire grimper la concentration en vapeur d’eau ;
- contribuer à la formation d’ozone troposphérique.
Le contrôle des fuites d’hydrogène est donc essentiel pour éviter l’augmentation de la concentration en gaz à effet de serre puissants dans l’atmosphère. Il garantit alors la conservation des avantages climatiques que permet la décarbonation de la filière de l’hydrogène, notamment une baisse des températures.
En tout cas, les risques de fuites sont normalement facilement maîtrisables. En effet, le coût de production de cette énergie incite les industriels à redoubler de précautions. Aussi, puisqu’il s’agit d’un gaz très inflammable, les protocoles de sécurité sont particulièrement stricts, comparés à ceux d’autres gaz.
Hydrogène, transports et gaz à effet de serre : quels liens ?
La réduction des gaz à effet de serre est une problématique majeure du secteur des transports. Si l’année de crise sanitaire liée à la covid-19 a permis de constater une baisse de ces émissions (environ 16 %), le secteur des transports reste le secteur le plus émetteur de GES.
C’est notamment la mobilité urbaine qui doit être repensée pour réduire les émissions de GES. La voiture à moteur thermique reste l’un des moyens de transport majoritaires dans les grandes villes, pour des déplacements quotidiens pourtant relativement courts. Or, la voiture à essence émet environ 180 g de CO2 par kilomètre, en tenant compte de la consommation de carburant, de l’extraction et du raffinage du pétrole utilisé pour le carburant, ainsi que de la fabrication du véhicule.
C’est là qu’intervient l’hydrogène vert : cette énergie renouvelable est en mesure de fournir l’énergie nécessaire à la propulsion électrique d’un véhicule. L’utilisation d’une voiture à hydrogène n’est responsable d’aucune émission de particules, si ce n’est que de l’eau. S’il faut constater des émissions de CO2, liées à la fabrication du véhicule, de la batterie, du moteur et de la pile à combustible (qui convertit l’hydrogène en électricité), elles restent deux fois plus faibles que celles d’un véhicule à essence.
Les mobilités lourdes sont elles aussi concernées par les enjeux de l’hydrogène vert relatifs au changement climatique. En effet, les piles à combustible à base d’hydrogène peuvent également alimenter le secteur de la mobilité lourde. Bus, camions, bateaux et avions : pour fonctionner, ces transports lourds nécessitent une énergie dotée d’une forte puissance motrice et d’une importante capacité de stockage.
En plus de la réduction des émissions de GES, l’efficacité de l’hydrogène utilisé comme carburant n’est donc plus à prouver. Outre la pollution de l’air, c’est aussi la pollution sonore qui se voit réduite par l’utilisation de cette énergie, avec des véhicules qui sont bien plus discrets en circulation.
Investir dans l’hydrogène vert pour réduire les émissions de GES
La maîtrise des risques de fuites d’hydrogène et la réduction des émissions de gaz comme le carbone et le méthane doivent permettre de profiter des avantages de la décarbonation de l’industrie. Dans ces conditions, il est essentiel d’investir dans la production d’hydrogène vert pour continuer de progresser vers une baisse des températures.
C’est ce que prévoient le plan France 2030 et la stratégie de développement nationale présentée par le ministère de la Transition écologique et le ministère de l’Économie, des Finances et de la Relance.
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