Les alternatives aux énergies fossiles se développent pour faire face à l’urgence climatique. Après la démocratisation de la mobilité électrique, voici venu le tour de l’hydrogène vert. En effet, la France et l’Union européenne misent énormément sur ce type d’énergie non primaire, notamment en raison de ses vertus écologiques.
D’ici à 2030, le développement et le déploiement de l’hydrogène vert devraient favoriser de nombreux secteurs, à commencer par celui de la mobilité. Responsables d’un tiers des émissions de gaz à effet de serre sur le plan national, les transports font en effet partie des domaines pour lesquels il devient urgent de proposer des solutions alternatives. Alors, comment utiliser l’hydrogène vert pour la mobilité ? Au-delà de ses nombreux avantages, cette énergie présente-t-elle des limites ?
Comment produire de l’hydrogène renouvelable ?
La production existe depuis longtemps. Toutefois, la méthode de fabrication implique l’utilisation d’énergies fossiles, à savoir le gaz naturel ou le charbon. Un non-sens, alors que l’hydrogène peut représenter une solution écologique, vouée à remplacer les carburants polluants.
Hydrogène vert : une production par électrolyse de l’eau
Heureusement, le développement de l’hydrogène vert permet de nourrir de sérieux espoirs pour assurer la transition énergétique. En effet, ce type d’hydrogène est décarboné durant tout son cycle de vie. Plusieurs méthodes de production ont vu le jour, dont la plus saine demeure l’électrolyse de l’eau.
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.
Le principe est simple : l’eau est placée dans une cellule électrolytique, où deux électrodes — une cathode et une anode — sont reliées à une source d’alimentation électrique. Lorsque l’électricité fonctionne, les électrodes attirent les ions négatifs et positifs présents dans l’eau, formant d’un côté l’oxygène gazeux et de l’autre l’hydrogène gazeux. Ensuite, ces deux gaz sont séparés et récupérés.
Une nécessité de bénéficier d’une énergie électrique renouvelable
Toutefois, l’hydrogène n’est pleinement renouvelable que si l’électricité utilisée dans l’électrolyse provient d’une énergie durable. Donc, elle provient forcément d’une production énergétique solaire ou éolienne. En parallèle, d’autres façons de produire l’hydrogène vert sont actuellement étudiées, comme la gazéification de la biomasse agricole.
L’hydrogène renouvelable peut ensuite servir pour alimenter le secteur de la mobilité. On l’utilise soit avec pile à combustible, soit pour produire un carburant synthétique écologique.
Des véhicules à hydrogène vert grâce à la pile à combustible
La pile à combustible convertit une énergie chimique en énergie électrique. En l’occurrence, la pile à combustible à hydrogène utilise la réaction de l’hydrogène qui entre en contact avec le dioxygène ambiant. En entrant dans la pile à combustible, l’hydrogène se décompose : d’un côté les électrons, de l’autre les ions hydrogène. Les premiers sont envoyés dans un circuit électrique, créant l’énergie nécessaire pour faire fonctionner le moteur. En rencontrant le dioxygène ambiant, les électrons créent des ions oxygène. À leur tour, ces derniers entrent en contact avec les ions hydrogène et provoquent la formation de molécules d’eau. Le dispositif est donc totalement écologique, puisqu’il ne rejette que de la vapeur d’eau.
Les moyens de transport qui fonctionnent à la pile combustible à hydrogène bénéficient d’avantages par rapport aux véhicules thermiques ou électriques. Tout d’abord, ils sont complètement écologiques, ce qui entre dans l’objectif des réductions d’émissions de gaz à effet de serre. Ensuite, les utilisateurs profitent d’une plus grande autonomie par rapport à la batterie électrique. Enfin, le temps de charge dure bien moins longtemps que pour les véhicules électriques.
La pile à combustion à hydrogène vert équipe d’ores et déjà des flottes de voitures commerciales et quelques transports en commun (train, bus) en Europe. De nombreux efforts sont réalisés pour le déploiement massif et rapide de la pile à combustible dans le domaine de la mobilité.
Utiliser l’hydrogène vert pour la production de carburants synthétiques
L’Union européenne vise un arrêt des ventes de voitures neuves thermiques en 2035. Si l’industrie des véhicules électriques se frotte les mains, d’autres alternatives sont étudiées, dont les carburants de synthèse.
Les carburants synthétiques, également connus sous le nom de e-fuels ou électro-carburants, sont produits à partir de l’eau. La première phase du processus a déjà été évoquée un peu plus haut, puisqu’il s’agit de l’électrolyse de l’eau. Le courant électrique sépare les atomes d’hydrogène et l’oxygène et les transforme en gaz. Ensuite, l’hydrogène est combiné à du dioxyde de carbone prélevé dans l’environnement ou préalablement stocké.
Cette solution permettrait de ne pas nous séparer du moteur thermique, un mécanisme dont le développement et l’utilisation datent d’une centaine d’années. Ce mélange crée un gaz qui, selon le processus de synthèse chimique et du raffinage, se mue en e-fuel. Toutefois, le carburant synthétique ne permet pas de réduire les rejets polluants à l’échappement comme l’oxyde d’azote ou les particules. Le CO2, lui, peut à nouveau servir à créer un carburant de synthèse. L’avantage principal des carburants synthétiques réside dans sa compatibilité avec les véhicules à moteur thermiques. Ils pourraient même apporter une puissance supérieure à celles du diesel et du sans-plomb.
Plusieurs constructeurs automobiles travaillent depuis longtemps sur les projets de carburants synthétiques, à l’image d’Audi, de Volkswagen et Porsche. Le carburant de synthèse peut également représenter une solution durable pour les filières de mobilité lourde (terrestre, maritime et aérienne).
Avantages et inconvénients de l’hydrogène zéro carbone pour la mobilité
L’hydrogène vert représente-t-il une solution d’avenir pour la mobilité ? Pesons le pour et le contre en dressant les avantages et inconvénients de cette énergie durable.
Les avantages de l’hydrogène vert pour une mobilité durable
Nous l’avons vu, l’atout majeur de l’hydrogène renouvelable est son absence totale d’émission de gaz à effet de serre. Cela vaut uniquement pour l’hydrogène utilisé dans une pile à combustible. Le développement massif de cette technologie permettrait de vivre dans un monde où les industries et les transports seraient décarbonés.
Par ailleurs, le déploiement de l’hydrogène vert en France sera vecteur de création d’emplois, dans les transports et ailleurs. Posséder plusieurs usines de fabrication d’hydrogène renouvelable permettrait enfin de garder une souveraineté énergétique. Le pays ne serait plus dépendant vis-à-vis des importations d’hydrocarbures et des prix fluctuants des barils de pétrole.
Hydrogène renouvelable pour la mobilité : les inconvénients
L’exploitation de cette énergie coûte encore relativement cher. En effet, le coût de production de l’hydrogène vert demeure trois à quatre fois supérieur à celui de l’hydrogène gris. Cela s’explique par le peu d’infrastructures disponibles à l’heure actuelle pour la fabrication massive du produit.
De même, les infrastructures de distribution d’hydrogène renouvelable sont peu développées, ce qui limite les possibilités de recharge. Même constat dans le nombre de véhicules à hydrogène qui circulent en Europe : quelques flottes commerciales et trains. En ce qui concerne les constructeurs automobiles, seuls deux proposent un modèle de voiture à hydrogène.
Ces inconvénients se résorberont probablement si le développement s’accentue d’ici les prochaines années, comme le prévoit la stratégie nationale pour l’hydrogène décarboné.
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