L’hydrogène, une énergie renouvelable prometteuse

Vous vous souvenez de vos cours de physique avec les atomes, les protons et les nucléons 🙄?  Rassurez-vous, nous non plus ! Alors, promis, on va essayer de faire simple pour que vous compreniez le principe de l’énergie hydrogène.

L’hydrogène, c’est quoi ?

L’hydrogène, représenté par le symbole H₂, est l’élément chimique le plus simple qui existe.

Savez-vous que si vous pouvez bronzer cet été, c’est un peu grâce à lui ? L’hydrogène est en effet le principal composant du soleil 🌞!

Sur Terre, la molécule est présente, mais la plupart du temps associée à d’autres atomes. C’est ainsi qu’on la trouve liée à l’oxygène pour former de l’eau (H₂O), ou au carbone dans les hydrocarbures. L’hydrogène est également présent dans les organismes vivants.

À quoi sert l’hydrogène ?

Attention, on vous livre un scoop pour briller en société !

Ce qu’on appelle l’hydrogène est en fait du dihydrogène : H₂. Il s’agit d’une molécule constituée de 2 atomes d’hydrogène liés entre eux.

En cassant la liaison entre les 2 atomes, une grande quantité d’énergie est libérée. Plus qu’une énergie, l’hydrogène est donc un vecteur énergétique.

Voilà donc la clé de cet élément chimique : la puissance thermique et énergétique qu’il est capable de produire et transporter.

Via une combustion directe ou une pile à combustible, l’hydrogène est transformé en énergie électrique. Actuellement, il sert essentiellement dans l’industrie chimique et pétrochimique, et de carburant pour les navettes spatiales 🚀.

Cependant, aujourd’hui, tous les yeux sont rivés sur la capacité de l’hydrogène à transporter l’énergie. Peu à peu, de nouvelles applications sont impulsées dans le cadre de la transition écologique, notamment dans le domaine des transports ou pour le chauffage domestique.

Avant de pouvoir l’utiliser, l’hydrogène nous donne du fil à retordre (Dame Nature ne fait pas toujours parfaitement les choses !).

L’hydrogène n’étant pas disponible à l’état pur, quelqu’un a eu un jour une idée lumineuse : provoquer le divorce 💔 l’hydrogène et les atomes avec lesquels il a l’habitude de s’unir (azote, oxygène, etc.). Certes, ce n’est pas très sympa, mais vous allez voir que cela peut être bien utile.

Le principe consiste donc à séparer l’énergie hydrogène des autres atomes. Pour cela, plusieurs procédés sont possibles.

Le reformage du gaz pour un hydrogène gris, brun, noir ou bleu

La technique du reformage (ou vaporeformage) utilise du gaz naturel. En le soumettant à une vapeur d’eau très chaude, les molécules se séparent, isolant ainsi l’hydrogène.

Ce dernier est qualifié de gris, brun, noir ou bleu, selon qu'il provient respectivement de gaz de gisements souterrains, de matière fossile, de charbon ou de méthane.

Il s’agit du procédé le plus utilisé. Il représente plus de 95 % de la production d’hydrogène, mais il est malheureusement générateur de lourdes émanations de CO₂.

L’électrolyse de l’eau pour un hydrogène jaune ou vert

Avec l’électrolyse, grâce à un courant électrique que l’on fait passer dans l’eau, les gaz hydrogène et oxygène sont libérés.

En utilisant une ressource naturelle présente en quantité abondante, et de l’électricité issue d’énergies renouvelables, ce procédé permet la production d’hydrogène vert. Ce dernier ne représente aujourd’hui que 1 % de la production globale.

Si l’électricité provient d’énergie nucléaire, on parle d’hydrogène jaune.

Après être passé par toutes les couleurs de l’arc-en-ciel 🌈, arrêtons-nous sur l’hydrogène vert. Vous l’aurez compris, malgré sa faible production aujourd’hui, c’est l’hydrogène le plus propre qui fait l’objet de toutes les convoitises pour lutter contre le dérèglement climatique. Mais qu’a-t-il de plus que les autres formes d’hydrogène ? Présente-t-il des inconvénients ?

Les grands avantages de l’hydrogène vert ou la promesse d’une énergie propre permanente

L’hydrogène vert présente 2 avantages majeurs.

L’hydrogène vert pour réduire les émissions de CO₂

Le premier grand avantage de l’énergie hydrogène est que son utilisation ne génère aucun déchet, si ce n’est de l’eau. Ceci est valable quel que soit son procédé de production. En ce sens, c’est donc une source énergétique propre, qui, si elle était utilisée à grande échelle, permettrait de réduire drastiquement les émissions de gaz à effets de serre.

Cependant, l’hydrogène n’est vraiment propre que si sa production l’est également. Aujourd’hui, en produisant essentiellement de l’hydrogène gris issu d’énergies fossiles, la filière hydrogène génère 830 millions de tonnes de CO₂. En optant uniquement pour une production d’hydrogène vert, les émissions de CO₂ seraient très largement diminuées.

L’hydrogène vert pour stocker de l’énergie propre

Le deuxième grand avantage de l’énergie hydrogène, est sa qualité de vecteur d’énergie. Contrairement aux énergies renouvelables, telles que le vent et le soleil, l’hydrogène représente un moyen de stockage durable. Malgré les problèmes d’intermittence des énergies renouvelables, dont la production n’est pas toujours en accord avec les besoins de consommation, l’hydrogène vert permettrait d’avoir toujours accès à une énergie propre.

Les inconvénients de l’hydrogène vert ou un challenge à relever pour l’avenir

Mais alors, pourquoi l’hydrogène vert n’est-il pas plus développé ?

L’hydrogène vert n’est pas rentable

Si la production d’hydrogène est aujourd’hui essentiellement issue d’énergies fossiles, c’est pour une question de coût. Ce procédé est en effet bien plus rentable que l’électrolyse de l’eau qui nécessite des investissements lourds. C’est probablement l’inconvénient majeur de l’hydrogène.

Produire de l’hydrogène vert et le transformer en électricité entraîne des pertes d’énergie

Actuellement, on ne sait pas produire de l’hydrogène par électrolyse, ou le transformer en électricité, sans une perte importante d’énergie. C’est en effet plus de la moitié de l’électricité qui est perdue au cours du processus. Cela rend son intérêt économique encore plus fragile.

L’hydrogène présente des risques

L’hydrogène est un atome très léger, si léger que son stockage est difficile, car il parvient à passer à travers l’étanchéité des réservoirs en métal. Il est de plus hautement inflammable et a un caractère très explosif 💣. Ces 2 caractéristiques le rendent donc particulièrement dangereux.

À bien analyser les avantages et inconvénients de l’hydrogène, vous vous demandez pourquoi on parle de l’hydrogène comme l’énergie du futur ?

Tout simplement parce que ses avantages représentent une véritable complémentarité avec les autres énergies vertes.

Et puis, rien n’est impossible, non ?

C’est dans cet esprit que des projets-pilotes sont lancés à travers le monde pour relever ce triple défi financier, énergétique et technique. Il s’agit par exemple de créer des moyens de stockage adaptés et sécurisés, ou de récupérer l’énergie perdue lors de la transformation de l’hydrogène afin de la réinjecter dans les réseaux (si le chimiste Lavoisier est l'auteur de l’expression « Rien ne se perd, rien ne se crée : tout se transforme », ce n’est pas pour rien 😉!).

L’objectif est simple : décarboner les usages de l’énergie pour servir la mobilité, l’industrie ou le stockage d’énergies renouvelables.

En ce sens, l’hydrogène possède de nombreux atouts pour accélérer la transition énergétique.

L’hydrogène peut indéniablement devenir l’énergie du futur. Reste à savoir si c’est dans un futur plus ou moins proche.

‍

À lire sur le même sujet : "L'énergie intermittente : une autre énergie renouvelable".