Source image : Engie Cofely
LES USAGES DE L'HYDROGENE
L’hydrogène a été longtemps utilisé pour des usages industriels dans la chimie et le raffinage. Mais aujourd’hui ses propriétés font de lui un outil d’avenir en plein essor et lui offrent de quoi jouer un rôle majeur dans la transition écologique.
L’hydrogène permet d’utiliser l’énergie excédentaire produite par les énergies renouvelables, par un procédé appelé “électrolyse”. Il consiste à décomposer l’eau en dioxygène et dihydrogène (hydrogène) à l’aide d’un courant électrique. Une fois séparé, l’hydrogène peut être utilisé pour :
- Stocker de l’électricité sous forme solide ou gazeuse, qui sera ensuite utilisée par l’industrie.
- Alimenter les véhicules en carburant propre, par le biais de stations à hydrogène fonctionnant avec un processus de compression qui vont alimenter la pile à combustible des véhicules.
- Alimenter les réseaux de gaz. L’électricité convertie en hydrogène permet de faire la passerelle entre les réseaux d’électricité et de gaz. L’hydrogène est alors injecté à hauteur de 5 à 10 % dans les réseaux de gaz naturel ; c’est le “power to gas”. Il contribue aux usages classiques de chauffage dans l’habitat ou l’industrie.
L’hydrogène, coupler avec du CO2, peut aussi créer du méthane de synthèse, on appelle cela la « méthanation ». Ce procédé permet d’utiliser le CO2 qui s’échappe de certaines usines et de le réutiliser dans les réseaux de gaz.
POURQUOI DEVELOPPER L'HYDROGENE ?
Le développement de l’hydrogène possède de nombreux avantages et peut répondre à des enjeux économiques et écologiques forts.
- Il constitue un enjeu réel pour la lutte contre le changement climatique et l’indépendance énergétique
Dans une étude de 2014 l’ADEME, GRDF et GRTgaz montrent qu’un mix gaz 100 % renouvelable serait atteignable d’ici 2050. Celui-ci permettrait d’éviter le rejet de 63 millions de tonnes de CO2 par an. En effet, l’hydrogène n’émet aucun gaz polluant ou gaz à effet de serre, mais uniquement de la vapeur d’eau. Sa neutralité carbone n’est possible qu’à condition que sa production soit réalisée à partir d’énergie renouvelables et du procédé électrolyse.
Aussi, l’hydrogène constitue un atout pour l’indépendance énergétique de la France. Il permet en effet de stocker de l’énergie produite localement et à partir d’énergies renouvelables. De plus, il est particulièrement énergétique. A savoir qu’un kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’un kg d’essence.
- Il permet de répondre aux enjeux de transition écologique pour de nombreux domaines d’activité.
Comme expliqué plus haut, l’hydrogène peut être utilisé dans des domaines d’activités variés : transports, filières gaz, production d’électricité et de chaleur pour en permettre la décarbonisation.
C’est pourquoi il constitue un levier très intéressant pour les filières qui se sont engagées à réduire leurs émissions de GES suite à la COP 21. C’est le cas notamment du transport maritime, où l’hydrogène est une option de plus en plus envisagée.
Dans le secteur automobile, selon l’étude 2018 “Global Automotive Survey” effectuée par KPMG (étude annuelle), l’hydrogène se place en tête des tendances-clés sur la période allant jusqu’en 2025. Selon l’étude, en 2040, l’hydrogène représentera 25% du marché de l’automobile, se plaçant ainsi au même niveau que l’électrique à batterie, le moteur classique et l’hybride.
- Il est source d’emplois et de développement d’une filière économique française
Selon l’étude « Développons l'hydrogène pour l'économie française » réalisé en 2018 par une multitude d’acteurs de la filière, le développement de la filière hydrogène pourrait générer à horizon 2050 un chiffre d’affaires de 40 milliards d’euros et plus de 150 000 emplois.
- Mais l’hydrogène est une technologie coûteuse…
Selon cette même étude, pour permettre le déploiement optimal de ces technologies, il faudrait idéalement investir 800 millions d’euros par an dans les 10 prochaines années.
Parmi les postes de dépenses important nécessaire au passage à l’hydrogène, le changement de processus d’approvisionnement et l’investissement initial dans l’électrolyseur sont les principaux freins à la conversion de ces usages.
De plus, la rentabilité économique de l’hydrogène dépend du prix du carbone (idéalement haut) et de la compétitivité de l’hydrogène produit à partir d’énergies renouvelables comparée à celle produite à partir d’énergies fossiles.
- … qui arrive à maturité
Malgré tout, les technologies d’électrolyse arrivent à maturité et les coûts baissent significativement (un facteur 4 au cours de ces trois dernières années). Le potentiel pour l’électrolyse produit sur site, coupler au développement des ENR ouvrent ainsi de nouvelles perspectives à la fois sur le plan économique et sur le plan environnemental.
LE PLAN NATIONAL HYDROGENE
En France, la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte adoptée en 2015 fixe les objectifs de 32% d’ENR dans la consommation finale d’énergie et 40% d’ENR dans la production d’électricité en 2030. C’est une des raisons pour laquelle la France avance sur le chemin de l’hydrogène.
En ce sens, un Plan de déploiement national de l’hydrogène a été présenté en juin 2018 par Nicolas Hulot, alors Ministre de la transition écologique et solidaire. Parmi les axes clés, le gouvernement souhaite :
- Développer les capacités de stockage des énergies renouvelables. En favorisant le déploiement de 100 stations à hydrogène d’ici 2023.
- Créer une filière industrielle décarbonée (et non verte). En imposant 10% d’hydrogène décarbonée dans l’industrie d’ici 2023.
- Développer des solutions « zéro émission » pour les transports routiers, ferrés, fluviaux etc. En déployant sur le territoire 5000 véhicules légers et 200 véhicules lourds, d’ici 2023.
Le gouvernement promet aussi d’homologuer le premier train à hydrogène avant la fin du quinquennat du président.
Pour tout cela, 100 millions d’euros seront dédiés au lancement de l’hydrogène dans l’industrie, la mobilité et l’énergie.
Sur le terrain, l’ADEME pilote la répartition des crédits et accompagne les projets et acteurs de la filière partout en France, notamment au travers d’appel à projets. En octobre 2018, a été lancé l’appel à projets « Ecosystèmes de mobilité hydrogène » et en février 2019 l’appel à projets « Investissement d’Avenir – Production et fourniture d’hydrogène décarboné pour des consommateurs industriels. »
Un groupe d'études hydrogène a également été créé à l'Assemblée nationale, avec l'objectif de faire avancer cette source d'énergie en France, notamment dans l'automobile.
La PPE, quant à elle, reprend les objectifs du Plan national hydrogène concernant la décarbonation de l’industrie. Toutefois, elle ne reflète pas tout à fait l’ambition du Plan, notamment en termes de financement.
DE NOMBREUSES APPLICATIONS LOCALES
Les territoires vont jouer un rôle central dans la concrétisation de ce Plan national. On le voit déjà, l’hydrogène est de plus en plus adopté par eux.
De nombreuses initiatives émergent dans l’Ouest, et tout particulièrement en Pays de la Loire.
Pionnière dans ce domaine, la Région des Pays de la Loire va adopter, au deuxième semestre 2019, un plan hydrogène régional. Elle a de plus La filière hydrogène y est en pleine émergence. La Région est depuis novembre 2016, labellisée “Territoires Hydrogène”.
Très représentative de cette dynamique, la ville de Saint-Herblain (agglomération nantaise) est le berceau de nombreux projets valorisant l’hydrogène renouvelable.
C’est le cas du projet MulTHy, porté par la SEMITAN (Société d’Economie Mixte des Transports en commun de l’Agglomération Nantaise) et soutenu par EDF. Ce projet vise à regrouper sur un même site les fonctions de production (par électrolyse), de transformation (mise sous pression du gas) et de distribution de l’hydrogène. La SEMITAN, engagée dans le développement de l’hydrogène depuis plus de 10ans souhaite aussi mutualiser l’équipement, en offrant la possibilité aux acteurs privés et publics engagées dans l’éco-mobilité d’acquérir des véhicules à hydrogène.
La SEMITAN a aussi mis en place, avec l’association “Mission Hydrogène”, le projet Navibus. Il s’agit du premier bateau, le Jules Verne 2, propulsé à l'hydrogène exploité en France.
Sur ce même territoire a été créé le Delta Green ; bâtiment tertiaire rassemblant logements, bureaux et commerces ; c’est le premier en France à fonctionner en partie grâce à l'hydrogène issu de l'énergie solaire de ces toitures.
A Nantes, un démonstrateur de power to gas, projet de GRTgaz, a également été mis en service en février 2019. Il a pour objet de stocker sous forme d’hydrogène de l’énergie d’origine renouvelable. Le gaz produit est alors utilisé comme carburant pour la mobilité au gaz et peut également alimenter directement les chaudières à gaz de la chaufferie sur laquelle il est implanté.
Au Mans, des bus à hydrogène vont être mit en service à la fin de l’année et la Ville disposera d’une station de production et de stockage d’hydrogène.
En Région Centre Val de Loire, le projet VELHyre est aussi un projet labellisé projets “Territoires Hydrogène”. Il consiste à mettre en circulation 20 vélos à hydrogène le long de la Loire. Développés par la société Pragma Industries, ces vélos fonctionnent grâce à une pile à combustible, alimentée par de l’hydrogène.
En Bretagne, le Projet HYBSEN vise à développer des plateformes technologiques combinant deux fonctions principales : le stockage de l'énergie renouvelable avec les technologies pile à combustible hydrogène et la création de station-service à hydrogène pour véhicules électriques avec pile à combustible.
Enfin, ENGIE a inauguré en 2017 à Vannes, sur le site de l’entreprise Morbihan Énergies, une station de production, de stockage et de recharge pour ses véhicules à hydrogène.
