Hydrogène vert : enjeux d’une énergie renouvelable

La production et la consommation actuelles des énergies fossiles sont le sujet de nombreuses inquiétudes en France, en Europe et partout dans le monde. La nécessité de trouver une solution alternative viable fait l’objet d’une urgence pour le futur de notre planète. L’hydrogène vert, une énergie renouvelable produite à partir d’eau et d’électricité, est alors au cœur d’une stratégie nationale et européenne de développement.

Le développement de l’hydrogène vert doit répondre à plusieurs enjeux environnementaux et économiques. Décarbonation de l’hydrogène, réduction des gaz à effet de serre, avancée dans la transition écologique, diminution de la dépendance aux énergies d’importation : découvrez tous les enjeux de l’hydrogène vert à plusieurs échelles, ainsi que les problématiques qui restent à résoudre.

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Favoriser la décarbonation des énergies comme l’hydrogène

L’hydrogène est produit en quantité par les industries pétrolières et chimiques. Toutefois, il existe plusieurs types d’hydrogène, selon les sources dont ils proviennent : les énergies renouvelables ou les énergies fossiles. Aujourd’hui, la majorité de l’hydrogène (90 %) est fabriquée à partir d’énergies fossiles, notamment les hydrocarbures (généralement du méthane). Le procédé de production de gaz riche en hydrogène (vapoformage) à partir de ces énergies rejette du dioxyde de carbone (CO2). Les émissions de CO2 sont quant à elles en partie responsables du réchauffement climatique.

L’hydrogène vert est en faveur de la décarbonation, qui se veut indispensable au vu des 9 millions de tonnes de CO2 qu’engendre l’hydrogène carboné chaque année. La décarbonation de l’hydrogène passe notamment par l’utilisation d’énergies renouvelables. L’hydrogène vert est alors fabriqué par le biais de l’électrolyse de l’eau, un procédé assuré par des électrolyseurs qui fonctionnent grâce à de l’électricité propre (panneaux solaires, éoliennes).

 

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.

 

La croissance du marché de l’hydrogène décarboné doit permettre d’atteindre l’objectif fixé dans le cadre de la Stratégie nationale bas-carbone (SNBC), à savoir une émission annuelle de CO2 réduite à 53 millions de tonnes d’ici 2030, contre 80 millions de tonnes aujourd’hui.

Réduire les gaz à effet de serre grâce à l’hydrogène vert

Le CO2 et le méthane font partie des gaz à effet de serre (GES) les plus répandus. À l’origine, les GES sont des gaz présents dans l’atmosphère qui y retiennent une partie de la chaleur issue du soleil : ils régulent le climat. Toutefois, les activités humaines (dont la production d’hydrogène carboné) augmentent les émissions de gaz à effet de serre. La modification de la teneur en GAS de l’atmosphère entraîne ensuite l’augmentation de l’énergie solaire absorbée par la planète, donc la hausse de sa température. Le dérèglement climatique a des conséquences désastreuses sur l’environnement :

  • élévation du niveau moyen des mers ;
  • perturbation des écosystèmes ;
  • événements météorologiques extrêmes ;
  • crises alimentaires ;
  • acidification des eaux ;
  • etc.

L’industrie de l’énergie doit alors favoriser le recours à l’hydrogène vert pour réduire les gaz à effet de serre. Le secteur du transport est lui aussi fortement concerné : les transports thermiques sont en effet responsables de 30 % des émissions de CO2. Par exemple, la voiture à essence émet environ 180 g ce CO2 par km, si l’on tient compte de la consommation, de l’extraction et du raffinage du pétrole utilisé pour le carburant, mais aussi de la fabrication du véhicule en elle-même.

Il faut savoir que l’hydrogène vert fournit l’énergie nécessaire à la propulsion électrique d’un véhicule. L’utilisation d’une voiture à hydrogène vert ne produit que de l’eau et n’émet aucune particule. Il faut compter une émission équivalente à 90 g de CO2 par km, liée à la fabrication de la voiture, de la batterie, du moteur et de la pile à combustible pour transformer l’hydrogène en électricité. Cela représente donc 2 fois moins d’émissions de CO2 qu’une voiture à moteur thermique.

L’utilisation de l’hydrogène dans le secteur des transports est particulièrement intéressante pour la mobilité lourde, à savoir les transports en commun et le transport de marchandises. En effet, l’hydrogène permet une forte capacité de stockage et de puissance motrice, qui s’avère indispensable pour les véhicules lourds (bus, avions, bateaux, etc.).

En tout cas, la production et l’utilisation de l’hydrogène vert permettent la réduction de la pollution de l’air, sans oublier la pollution sonore dans le milieu urbain.

Encourager la transition écologique avec l’hydrogène vert

La transition écologique fait référence à un changement dans les modes de production et de consommation pour préserver la planète, face au changement climatique et à la raréfaction des ressources. Elle implique tous les acteurs et tous les secteurs, notamment celui de l’énergie, qui doit favoriser l’utilisation d’énergies renouvelables. En ce sens, l’hydrogène vert est idéal pour favoriser la transition écologique : l’objectif est d’augmenter sa part dans le mix énergétique français, aux côtés de l’énergie solaire, de l’énergie éolienne, de l’énergie hydraulique ou encore de la bioénergie.

On parle alors de transition énergétique : des grandes industries aux plus petits consommateurs d’énergie, tout le monde doit se tourner vers des énergies plus propres que les énergies fossiles. L’hydrogène produit à partir d’eau et d’électricité propre peut intervenir dans de nombreux domaines, notamment l’alimentation en électricité d’immeubles, de quartiers entiers ou de transports.

Toutefois, l’hydrogène vert reste une solution à petite échelle pour le moment. En effet, il faudrait bien plus d’électricité pour espérer faire de l’hydrogène une énergie de demain et un carburant accessible au grand public. Il faudrait alors plus de ressources pour produire cette électricité, ce qui peut nécessiter l’installation d’infrastructures complexes et coûteuses, sans parler de la raréfaction de ces ressources.

Pour que l’hydrogène ait un impact plus important dans la transition énergétique, l’investissement dans le développement de cette énergie est essentiel. C’est là tout l’objectif de la stratégie française présentée par le ministère de la Transition écologique et le ministère de l’Économie, des Finances et de la Relance en 2020. Pour accélérer la transition écologique et le développement technologique, ainsi que pour créer une filière dédiée à l’hydrogène vert, le gouvernement a alors prévu d’investir 7 milliards d’euros d’ici 2030. Trois priorités ont été fixées dans le cadre de cette stratégie :

  • la décarbonation de l’industrie avec un objectif de 6,5 GW d’électrolyseurs installés en 2030 ;
  • le développement d’une mobilité lourde plus propre ;
  • le soutien de la recherche, de l’innovation et de la création d’emplois pour garantir la maîtrise technologique de la France.

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Restreindre la dépendance aux énergies d’importation avec l’hydrogène vert

Les pays d’Europe sont aujourd’hui très dépendants d’autres pays pour leurs ressources, notamment l’énergie. De nombreux pays européens sont dépendants de la Russie pour le gaz : dans leur globalité, les pays européens importent 45 % de gaz russes (20 % pour la France). La réduction de la dépendance énergétique des pays européens est d’ailleurs l’un des sujets majeurs abordés lors des derniers sommets européens (Versailles 2022, Bruxelles 2023).

Plusieurs alternatives sont alors envisageables pour limiter cette dépendance énergétique à la Russie :

  • faire appel à d’autres fournisseurs (Norvège, Algérie) ;
  • développer les énergies renouvelables, comme le biogaz (à partir de déchets agricoles et alimentaires), l’électricité solaire, l’énergie nucléaire ou encore l’hydrogène décarboné ;
  • adapter nos modes de consommation (limiter l’utilisation de chauffage lorsqu’elle n’est pas nécessaire, restreindre sa consommation d’eau, etc.).

Le développement de l’hydrogène vert permet donc de diminuer la dépendance aux énergies d’importation. L’indépendance énergétique représente un véritable levier de compétitivité pour la France : la stratégie de développement de l’hydrogène vert est donc prioritaire. Elle passe par l’ouverture de nouveaux sites de production d’hydrogène vert, qui sont pour l’instant très peu présents en France.

Mis à part cet enjeu d’indépendance énergétique, l’investissement dans cette énergie plus durable est en effet essentiel d’un point de vue :

  • économique : il doit permettre d’éviter les coûts de transport très élevés de l’importation d’énergie, mais aussi de créer une filière industrielle créatrice d’emplois ;
  • environnemental : il doit favoriser la décarbonation de l’industrie et des transports ;
  • technologique : il doit permettre à la France d’être plus compétitive à l’échelle mondiale.

Résoudre les problématiques liées à l’hydrogène vert

Si l’hydrogène décarboné est prometteur au vu de tous les points précédemment abordés, il reste quelques problématiques à résoudre. Elles sont liées aux coûts de production et de consommation, mais aussi aux faibles rendements et à la raréfaction des ressources.

Pour commencer, la production de l’hydrogène vert nécessite l’installation d’infrastructures plutôt complexes. Elle implique l’accès à une source d’électricité propre en continu, à savoir l’énergie solaire, ainsi que l’installation de nombreux panneaux solaires ou éoliennes, sans oublier les électrolyseurs. La technologie de production d’hydrogène décarbonée fonctionne, certes, mais elle n’est pour l’instant pas rentable : elle est 2 fois plus chère que la production d’hydrogène à base d’hydrocarbures. Pour augmenter le rendement de la production d’hydrogène vert, il faudrait alors augmenter la performance des technologies, mais aussi la demande en énergie.

Du point de vue des consommateurs, l’utilisation d’hydrogène vert reste très coûteuse. Par exemple, dans le cadre d’une consommation d’hydrogène en tant que carburant pour une voiture, cette énergie coûte de 2 à 3 fois plus cher que le diesel. Les voitures à hydrogène sont également plus onéreuses que les voitures électriques classiques ou les voitures à moteur thermique.

Il est donc indispensable de massifier la production et l’utilisation d’hydrogène vert pour réduire tous ces coûts, mais aussi améliorer le réseau de distribution (les stations sont rares en France). C’est dans ce contexte que l’intervention des aides publiques permet de se rapprocher des objectifs de la stratégie de développement national. Le plan d’investissement du gouvernement à 7 milliards d’euros a déjà permis de réunir de nombreuses ressources financières, notamment issues :

  • du Programme d’investissements d’avenir (PIA) ;
  • de l’Agence nationale de la recherche (ANR) ;
  • de Bpifrance, une banque publique d’investissement française ;
  • de l’Ademe ou Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie ;
  • de la banque des Territoires, une direction de la Caisse des dépôts et consignations (CDC).

Pour répondre à tous ces enjeux, la production et la consommation de l’hydrogène vert doivent donc faire l’objet d’une filière spécifique, soutenue par l’État.

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