Le monde est confronté à une crise climatique sans équivalent, puisque nous en sommes entièrement responsables. L’heure est donc à l’action, avec le développement d’énergies renouvelables susceptibles de remplacer le charbon et le pétrole. Ces dernières années, plusieurs d’entre elles confirment leur potentiel, à commencer par l’hydrogène vert.
Cette source d’énergie non primaire est totalement écologique. En effet, l’hydrogène vert s’obtient grâce à l’électrolyse de l’eau. Un courant électrique provenant des énergies renouvelables déstructure les molécules d’eau, en séparant l’oxygène de l’hydrogène. Ce dernier est ensuite stocké dans une pile à combustion, jusqu’à son utilisation en tant qu’énergie électrique. La France, par l’intermédiaire de son gouvernement, prévoit de devenir un leader mondial dans la production d’hydrogène décarboné. Sans plus attendre, découvrons toutes les applications possibles de l’hydrogène vert sur notre territoire.
Les applications de l’hydrogène renouvelable dans l’industrie
Le gouvernement français a dressé trois priorités dans la stratégie de développement de l’hydrogène vert. L’une d’elles est l’application de l’hydrogène renouvelable dans les industries afin de les décarboner. En effet, certaines d’entre elles font appel à de nombreuses énergies fossiles. Ainsi, l’industrie chimique utilise le gaz naturel pour synthétiser l’ammoniac ou le méthanol, produire des engrais et autres produits chimiques.
Les industries sidérurgiques et métallurgiques peuvent également se servir de l’hydrogène zéro carbone pour réduire leur consommation d’énergies fossiles. À titre d’exemple, la production d’acier est responsable de 7 à 9 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. L’hydrogène peut tout à fait remplacer le CO2 comme agent réducteur pour éliminer l’oxygène du minerai de fer.
Enfin, l’hydrogène renouvelable peut remplacer les énergies non renouvelables et polluantes pour produire de la chaleur nécessaire à certaines industries, comme la fabrication du verre ou la céramique.
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.
Comment utiliser l’hydrogène zéro carbone dans les collectivités ?
Les collectivités territoriales sont responsables de l’administration locale, départementale et régionale des territoires. Elles sont notamment responsables de la gestion des routes, des transports publics, ainsi que des établissements scolaires. La première utilité de l’hydrogène vert pour les collectivités concerne évidemment l’approvisionnement des flottes de transports en commun et des véhicules utilitaires pour les fonctionnaires. Équipés d’une pile à combustible à hydrogène zéro carbone, ils réduiraient à néant leur empreinte carbone.
Les communes, départements et régions peuvent soutenir l’utilisation de l’hydrogène vert dans le transport individuel, avec l’installation de stations de recharge pour les voitures et vélos. En outre, l’hydrogène renouvelable peut être utilisé pour stocker les excès d’énergie produits par les énergies solaire et éolienne. Ce afin de chauffer et éclairer les bâtiments publics. Enfin, l’hydrogène vert peut s’avérer très utile dans les hôpitaux publics, en remplaçant les générateurs de secours qui fonctionnent au diesel.
Hydrogène vert : quelle application dans les autres domaines du tertiaire ?
Le secteur tertiaire englobe d’innombrables pans de l’économie nationale. Le bâtiment, les activités commerciales, l’hébergement, la restauration, l’immobilier, la santé ou encore les banques : tous ces domaines peuvent profiter de l’énergie renouvelable libérée par l’hydrogène vert. Comme évoqué plus haut, il est possible de transformer l’hydrogène en électricité pour chauffer et éclairer les logements, les locaux commerciaux, les hôtels et restaurants. Le secteur informatique, qui s’avère de plus en plus émetteur de gaz à effets de serre, peut également profiter pour de l’hydrogène vert pour alimenter ses datacenters. Même constat pour les services streaming, qui consomment énormément d’énergie pour stocker leurs vidéos et maintenir leurs serveurs constamment en ligne.
Voyager de manière écologique grâce à l’hydrogène renouvelable
Le secteur du tourisme est de plus en plus stigmatisé en raison de la pollution générée par les déplacements humains. Est-il raisonnable de prendre l’avion pour parcourir 300 km ? Les weekends à l’autre bout de l’Europe sont-ils révélateurs de notre tendance à la surconsommation, tellement néfaste pour notre planète ? Sans aucun doute. Toutefois, l’hydrogène vert peut voler au secours du tourisme afin de le rendre durable et écologique.
D’une part, toutes les mobilités touristiques sont susceptibles d’accueillir une énergie produite grâce à l’hydrogène zéro carbone. Du vélo au paquebot de croisière, en passant par les voitures de location, les trains touristiques ou les avions commerciaux, tous émettent du CO2 à leur échelle.
D’autre part, les lieux touristiques peuvent raccorder leurs infrastructures à une source énergétique propre et renouvelable afin de limiter la pollution atmosphérique. D’autant que certains endroits connaissent déjà des détériorations en raison du tourisme de masse.
Les utilisations de l’hydrogène vert pour le transport et la logistique
En France, le secteur des transports représente à lui seul 31 % des émissions de gaz à effet de serre. Ce chiffre englobe les voitures à moteur thermique des particuliers — le moyen de transport le plus utilisé pour les déplacements domicile-travail — qui sont responsables de la moitié des rejets (51 %). Viennent ensuite les véhicules utilitaires légers (19 %), les transports en commun et les livraisons de marchandises (22 %).
Notons que les émissions de gaz à effet de serre des poids lourds ont augmenté de 11 % depuis 1990. Cette catégorie — qui regroupe le transport des marchandises, les bus et les cars — se révèle particulièrement polluante, avec en moyenne 903 grammes de CO2 rejetés par kilomètre parcouru. Le développement à grande échelle de la filière hydrogène vert permettrait de réduire significativement les émissions carbone sur nos routes.
Par ailleurs, le transport de marchandises appartient à un secteur plus global, celui de la logistique. Les activités qui en découlent nécessitent également de grands besoins énergétiques. Citons les nécessités d’alimenter les engins de manutention, le besoin en électricité pour le chauffage des entrepôts ou pour refroidir les cellules de stockage, etc. Toutes les chaînes de production, stockage, livraison et les points de vente sont concernés et peuvent profiter d’une énergie propre amenée par l’hydrogène vert.
Secteur de l’énergie : la production d’hydrogène vert, chaînon manquant de la transition écologique
Évidemment, l’hydrogène vert peut se substituer aux énergies fossiles pour produire de l’électricité durable. L’énergie vient compléter un mix énergétique constitué d’autres énergies renouvelables efficaces, mais dépendantes des conditions météorologiques. Stocké dans une pile à combustible, l’hydrogène peut être converti en électricité à tout moment.
Plus précisément, l’hydrogène et les autres énergies renouvelables sont en fait interconnectés. En effet, les panneaux photovoltaïques et les éoliennes demeurent efficaces, mais intermittents. Ces énergies s’avèrent difficilement contrôlables. En été, l’énergie solaire est en surproduction, alors qu’en hiver, elle se montre parfois inefficace. Même constat pour les éoliennes qui ne peuvent pas toujours tenir leur rôle. Dans le contexte d’une association avec pile à combustible à hydrogène vert, le surplus d’énergie produit lors d’une météo favorable n’est pas perdu. Il est directement stocké sur la pile à combustible sous forme d’hydrogène. Ce dernier peut se garder très longtemps et devient utile lorsque le solaire et l’éolien ne suffisent pas.
Cette opération peut se réaliser à grande échelle. La France compte ainsi construire dix premières usines spécialement dédiées à la production d’hydrogène décarboné. Le pays compte installer 6,5 GW d’électrolyse d’ici 2030.
Mais le système peut également fonctionner sur un bâtiment afin de le rendre parfaitement autonome. On peut imaginer un parc de panneaux photovoltaïques sur le toit d’un immeuble qui se raccorde à un électrolyseur de taille adaptée aux besoins de la maison ou de l’immeuble.
Hydrogène vert et mobilité : pile à combustible ou carburant synthétique ?
Nous l’avons vu, l’hydrogène vert suscite de nombreux espoirs, notamment pour le secteur de la mobilité. Alors que la voiture à moteur thermique est censée disparaître à partir de 2035, il est en effet urgent de trouver une énergie renouvelable, fiable et accessible. Aujourd’hui, deux systèmes sont développés pour utiliser l’hydrogène décarboné dans les moyens de transport.
La première solution est la pile à combustible qui fonctionne grâce à l’électrolyse de l’eau. Comme évoquée plus haut, cette solution demeure écologique uniquement si l’électricité produite en amont est renouvelable. La voiture à pile à combustible qui fonctionne à l’hydrogène vert est largement comparable à un véhicule électrique. Mieux, elle bénéficie d’un temps de charge largement inférieur à celui nécessaire à la batterie électrique. Quant à l’autonomie de la voiture, celle-ci est quasiment doublée par rapport au modèle électrique. Alors que la première peut rouler 650 à 700 km sans recharge, la seconde dispose d’une autonomie de 350 à 400 km.
La seconde solution consiste à utiliser l’hydrogène dans la production de carburants synthétiques. Les « e-fuels » reposent en partie également sur la technologie d’électrolyse de l’eau. L’hydrogène vert qui en résulte est ensuite associé à du dioxyde de carbone prélevé dans l’environnement. L’utilisation d’un carburant synthétique permettrait de ne pas se séparer des voitures à moteur thermique. En revanche, le véhicule continue à rejeter du CO2 dans l’atmosphère, même si les émissions diminuent de 40 % et qu’elles sont potentiellement captées pour recréer du e-fuel.
Hydrogène vert : quelques exemples de projets pilotes en France
Le développement et le déploiement de l’hydrogène vert en France dépendent d’une stratégie globale. Celle-ci vise à placer notre pays parmi les producteurs leaders d’hydrogène décarboné dans le monde. Plus globalement, la France veut atteindre la neutralité carbone en 2050.
Grâce à l’investissement de l’État et le soutien d’organismes comme l’ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie), plusieurs projets ambitieux fleurissent sur le territoire. Le but est de créer de véritables écosystèmes fonctionnant à l’hydrogène vert pour développer peu à peu l’application de cette technologie dans l’ensemble du pays. Plus l’hydrogène vert prend de l’importance et s’installe en France, plus les prix de production — jusqu’ici élevés — deviendront abordables pour l’ensemble de la population.
Citons notamment le projet H2Ouest, porté par le producteur d’hydrogène vert Lhyfe qui vise à alimenter plusieurs stations de la région Pays de la Loire. Plusieurs usines de production et de distribution vont voir le jour sur le territoire d’Aix-Marseille grâce au projet HyAMMED d’Air Liquide. Celles-ci alimenteront des flottes de camions électriques avec de l’hydrogène renouvelable. D’autres installations sont prévues en Bretagne, en Bourgogne Franche-Comté ou en Occitanie.
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