L'hydrogène, un vecteur prometteur de la transition énergétique

L'hydrogène et les piles à combustible sont des vecteurs d'énergie "durable" et participent à la transition énergétique, estiment les parlementaires de l'Opecst. Ils appellent l'Etat à soutenir la filière française et adapter la réglementation.

Energie | 10.06.2013 | R. Boughriet

L'hydrogène, un vecteur prometteur de la transition énergétique

L'Office parlementaire des choix scientifiques et technologiques (Opecst) a lancé en octobre 2012 une étude visant à analyser le potentiel des technologies à hydrogène comme "vecteur énergétique" et dessiner les contours d'une filière structurée en France. Dans quelles mesures l'hydrogène (H2) peut-il contribuer au mix énergétique français "de demain" en plein débat national sur la question ? Le député de Moselle Laurent Kalinowski et le sénateur du Tarn Jean-Marc Pastor ont présenté le 4 juin leur rapport d'étape qui fait le point sur les applications possibles de cette technologie, évaluant ses atouts et faiblesses, et ont formulé leurs premières recommandations pour soutenir une filière industrielle nationale.

Un vecteur d'énergie "durable" aux applications variées

Si pour l'heure, l'hydrogène est principalement utilisé dans l'industrie du raffinage du pétrole et de la pétrochimie (notamment pour la production d'ammoniac, de méthanol ou de carburants conventionnels), son utilisation, sous forme gazeuse, en tant que vecteur suscite l'intérêt croissant d'industriels pour sa capacité à transporter et stocker l'énergie à haute pression (350 ou 700 bars). Dans ce contexte de mutation énergétique, l'hydrogène constitue un moyen de répondre à la problématique de stockage des énergies renouvelables intermittentes (éolien, solaire…). Autres avantages : avec la maturation des technologies des piles à combustible miniaturisées, l'hydrogène peut être utilisé comme prolongateur d'autonomie des batteries pour les véhicules électriques, pour alimenter les chariots élévateurs et téléphones portables ou doper le rendement des unités de cogénération. Son pouvoir calorifique lui permet aussi d'être utilisé directement comme combustible (véhicules, cogénération, injection dans le réseau gazier).

Aujourd'hui, l'hydrogène est surtout produit par vaporeformage du gaz naturel mais plus rarement par électrolyse de l'eau qui présente pourtant "l'avantage décisif de l'absence d'émission de gaz à effet de serre". Le vaporeformage du gaz naturel permet ainsi "d'atteindre un coût attractif", d'environ 2 €/kg d'hydrogène mais génère de l'ordre de 10 kilogrammes de CO₂ par kilogramme d'hydrogène produit. Tandis que pour l'électrolyse de l'eau : "son rendement électrique, de l'ordre de 50 à 80%, conduit à un coût de l'ordre de 5 à 10 €/kg d'hydrogène". Néanmoins, "l'hydrogène présente toujours du fait de sa densité très faible un inconvénient en tant que vecteur d'énergie car il nécessitera des volumes et il est coûteux à transporter", nuance le sénateur Jean-Marc Pastor. L'hydrogène doit en effet être compressé ou liquéfié lors de son stockage et de son transport qui s'avèrent "plus difficiles et plus coûteux que celui des hydrocarbures liquides ou gazeux".

"C'est moins la viabilité technique de ces solutions que leur coût qui déterminera leur développement sur un marché donné. Même si les applications énergétiques de l'hydrogène mettront encore du temps à se diffuser, elles seront amenées à se diversifier dans les années qui viennent", assurent les parlementaires.

Développer l'hydrogène renouvelable dans les territoires

Comment développer l'hydrogène dont l'utilisation est encore marginale dans l'Hexagone ? La France est "très retard sur ces applications" alors qu'elle dispose ''d'un extraordinaire potentiel scientifique et industriel dans le domaine de l'hydrogène énergie'', rappellent les parlementaires. La raison ? Le travail de recherche et développement mené dans les années 2000 (par l'ANR ou le CEA notamment), "n'a pas été suivi d'un accompagnement législatif et réglementaire", pointe Jean-Marc Pastor. Pour l'heure, l'hydrogène n'est pas non plus la priorité des deux constructeurs automobiles nationaux (PSA et Renault) qui ne misent pas sur le marché du véhicule à pile à combustible contrairement aux constructeurs japonais Honda ou Toyota. "Tant que nous aurons une législation qui interdira d'avoir un réseau de bornes d'hydrogène, pourquoi voulez-vous que les constructeurs de voitures se lancent dans cette technologie ?", souligne M. Pastor.

Or, la France ne manque pas d'atouts dans ce domaine notamment au travers de nombreux brevets déposés sur des technologies telles que l'électrolyse, la pile à combustible ou encore le stockage d'hydrogène sous forme solide, rappelle l'Opecst. De grands acteurs industriels tels que Air Liquide et Total, les leaders mondiaux de l'hydrogène industriel, mais aussi GDF Suez, Helion (filiale d'Areva) ou encore Michelin se sont positionnés sur ce marché. La France dispose aussi ''d'une multitude de PME performantes dans leur domaine''. Parmi elles, les PME SymbioFCEL, Mc Phy Energy, Soprano,Ceram Hyd, CETH2… Plus d'une quarantaine de ces acteurs se sont regroupés autour de l'association française de l'hydrogène et des piles à combustible (AFHYPAC). Mais le secteur reste cantonné à l'export. La filière "décolle" néanmoins depuis trois ans avec un chiffre d'affaires passé de près de 136.000 euros en 2009 à 4,8 millions d'euros en 2011, indiquait le Commissariat général au développement durable en février dernier.

Parallèlement dans l'Hexagone, des projets concrets sont en cours de réalisation en partenariat avec les collectivités locales : "Dans les Pays de Loire pour des applications dans le transport fluvial, en Corse pour le stockage de l'énergie photovoltaïque ou encore en Midi-Pyrénées pour le reformage de biogaz issu des déchets ménagers", liste Jean-Marc Pastor, également président de l'association PHyRENEES (communauté de l'hydrogène en Midi-Pyrénées). Des projets de déploiement industriel dédiés aux piles à combustible et aux véhicules routiers à hydrogène ont également fait l'objet de deux appels à manifestation d'intérêt (AMI), lancés en 2011 et 2012 par l'Ademe.

Reste donc à structurer une filière industrielle au niveau national. "Pour être durable et économiquement compétitive, la production d'hydrogène devra s'effectuer principalement de façon décentralisée dans les territoires au plus près des besoins", recommandent les parlementaires. Une nouvelle gouvernance décentralisée de l'énergie "est l'un des volets indispensables au développement de la filière", estime l'Opecst. Associer localement moyens de stockage de l'énergie et EnR variables "permet de réduire de façon très sensible l'impact de ces dernières sur le réseau électrique, donc les besoins d'adaptation de celui-ci", poursuit le député Laurent Kalinowski. L'hydrogène est aussi "cohérent avec les autres technologies en cours notamment dans le domaine des réseaux intelligents" (smart grid), ajoute-t-il.

Adapter la réglementation

Autres recommandations "fondamentales pour lancer la mécanique", selon les termes de M. Pastor : une implication "très claire" de l'Etat avec une réglementation adaptée. Les parlementaires appellent l'Etat à suivre les politiques volontaristes menées au Japon depuis 2004 et en Allemagne depuis 2005 pour développer la filière hydrogène énergie et faire face à la montée en puissance des énergies renouvelables intermittentes et à l'arrêt de la production d'électricité d'origine nucléaire.

La "position attentiste du pays" contraste avec le Japon et l'Allemagne qui ont lancé un plan reposant sur un triptyque : "un engagement fort du gouvernement en faveur du vecteur hydrogène, l'élaboration d'un programme de 10 ans avec des objectifs précis et enfin, la mise en place d'une structure coordinatrice entre acteurs privés et publics travaillant sur le programme et un schéma de financement", rappellent les rapporteurs. L'Allemagne et le Japon ont ainsi signé des protocoles d'accord avec les constructeurs automobiles et prévoient d'ici fin 2015, la construction, respectivement, de 50 et 100 stations à hydrogène. La France doit donc "s'inspirer de ce triptyque", considèrent-ils.

Reste aussi à lever les obstacles réglementaires qui "découragent" les porteurs de projets : "Pour équiper un entrepôt d'un chariot élévateur à hydrogène, on demande à l'industriel d'appliquer les règles comparables à celles conçues pour les installations de production d'hydrogène", souligne M. Pastor. Les parlementaires appellent donc l'Etat à adapter la réglementation à celle liée à la gestion du gaz naturel comme en Allemagne et au Japon. Côté investissements : l'Allemagne a notamment débloqué 1,4 milliards d'euros sur 10 ans dont la moitié issue de l'Etat. Un budget qui reste conséquent en période de crise…

Le rapport définitif sera remis à l'automne avant les débats parlementaires début 2014 sur le projet de loi de programmation pour la transition énergétique. "Ce rapport doit provoquer une réaction du gouvernement et être suivi d'un texte de loi afin de mettre en oeuvre un programme de développement de la filière" d'ici l'automne 2014, espère M. Pastor.

Article publié le 10 juin 2013

Rachida Boughriet, journaliste
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Réactions12 réactions à cet article

je souhaite suivre l'évolution de cette énergie et voir si les collectivités peuvent s' impliquer

maire | 11 juin 2013 à 08h20 Signaler un contenu inapproprié

Après avoir cru aux agrocarburants, dont on voit aujourd'hui le fiasco écologique et financier puis avoir cru à l'électricité dont on commence à voir que cela ne fonctionne pas non plus (il faut toujours de l'énergie au départ, c'est lourd, coûteux, polluant à fabriquer etc..) maintenant on essaie de nous faire croire à l'hydrogène encore plus difficile à produire et à gérer ....mais quoi ensuite ! non c'est bien les comportements qu'il faut changer pas les techniques.

cyclotan | 11 juin 2013 à 14h33 Signaler un contenu inapproprié

pour toute info complémentaire il y a la mission hydrogene à nantes

ROSS | 11 juin 2013 à 15h39 Signaler un contenu inapproprié

Le secteur des piles à combustibles à hydrogène semble être une filière porteuse. Mais pour arriver à des piles à haut rendement, il faudra de la patience, de l'investissement et de la la persévérance.

nono | 11 juin 2013 à 22h11 Signaler un contenu inapproprié

Il faudrait amener l'hydrogène au plus près de nous , on a recement découvert une autre source de production d'hydrogène , ce sont les 4 africaines qui ont produit de l'hydrogène avec une cellule electrolytique et de lurine , avec l'hydrogène récupéré on pouvait alimenter pleins de chose pendant 6h d'affilée. POurquoi ne pas développer des WC qui produirait de l'hydrogène ?

C'est tout con mais c'est vraiment quelque chose a portée de mains , surtout que se ne sont que 4 africaines de 14 ans qui ont découvert ce procédé et je les en félicite !

C | 12 juin 2013 à 14h53 Signaler un contenu inapproprié

L'Hydrogène est un vecteur et non une source d'énergie. La transformation d'une énergie quelconque en énergie chimique hydrogène se fait avec une perte qui peut être énorme (20 à 50% selon l'article) dans le cas d'une électrolyse de l'eau n'est donc pas interressant, dans la majorité des cas, car le transport de l'énergie électrique qui se fait par ligne électrique ne présente aujourd'hui que 4% de pertes en moyenne. La technique de production actuelle par vaporéformage présente la nécessité d'importer du gaz naturel et de dégager du CO2 puisque cet H2 est fabriqué à partir d'une ressource fossile et non renouvelable. La collectivité n'a donc aucun un intérêt à financer, aider, favoriser un média énergétique qui serait fabriqué prioritairement avec du gaz naturel qui plombe notre balance des échanges commerciaux
Par ailleurs existe t'il un intérêt à substituer l'hydrogène à du biogaz dès lors que ce biogaz sera moins cher? Le seul interêt serait pour les industriels qui réussirait à se faire financer de l'enfouissement du CO2 issue de la transformation du biogaz (CH4+CO2) en H2. La financiarisation de la respiration des être vivants s'approche à grand pas : On proposera bientôt de financer des recherches de pompage du CO2 atmosphérique ou de réduire les émissions CO2 de la respiration humaine comme on fait déja des recherches pour limiter les émissions de méthane du pêt des bovidés afin de résoudre l'équation de notre boulimie insatiable (sans limite) d'énergie.

Bob | 13 juin 2013 à 00h46 Signaler un contenu inapproprié

L'hydrogène est effectivement une voie incontournable et d'avenir, comme l'électrique, le stockage, les batteries etc. Avec en plus de multiples applications. Il est bien sûr à utiliser à bon escient. Le Japon, l'Allemagne, les Etats-Unis, la Chine etc ont des programmes avancés et y investissent beaucoup, ont des alliances d'entreprises dans de nombreux domaines etc. Le rendement de l'électrolyse est bien supérieur à ce que l'on peut souvent lire à tort puisque l'on atteint les plus de 90% de rendement avec un bon électrolyte ou entre autres par voie protonique. Comme pour tout et comme pour l'électrique ou les énergies renouvelables, les prix baissent avec le développement et le temps et là les sources peuvent être plus propres et durables comme ce vecteur hydrogène lui-même.

Energie+ | 15 juin 2013 à 03h50 Signaler un contenu inapproprié

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Pack H2 | 19 juin 2013 à 09h57 Signaler un contenu inapproprié

@ Bob, l'hydrogène est le meilleure candidat pour le stockage des sources d'énergies fluctuantes et renouvellables (éolien, solaire,...) La conversion de ces sources en H2 n'est pas sans perte mais la ressource est gratuite, sans CO2 et sera ainsi disponible en plus grande quantité. De surcroît l'hydrogène ainsi produit sera le carburant sans CO2 des voitures à pile à combustible...

Thiegerra | 20 juin 2013 à 15h55 Signaler un contenu inapproprié

L'hydrogène est un vecteur énergétique qui restera toujours une solution d'avenir. Plus clairement les inconvénients l'emportent sur ces deux seuls avantages 1°ne produire que de l'eau en brulant et 2° pour la propulsion des fusées. Il faut voir la quantité extraordinaire d'argent investis dans des recherches et les découvertes qui ont été faites sans que finalement ça n'aboutisse a des utilisations.
L'hydrogène est un gaz très léger, trop léger m^me si on doit l'employer comme carburant, son transport se fait sous trés fortes pression (réservoir lourd!) ou sous forme liquide (-253°C, trés couteux a atteindre et impossible a conserver toujours réservoir très lourd). Son obtention par électrolyse de l'eau a un rendement déplorable et il faut en plus comprimer. Il existe une technique d'électrolyse haute température qui revient à inverser le fonctionnement d'une pile à combustible.

ami9327 | 01 juillet 2013 à 23h04 Signaler un contenu inapproprié

L'hydrogène était déja une solution alternative aux plus lourds que l'air au début de l'aviation. L'incendie du Zeppelin Hindenbourg mis fin à l'utilisation de l'hydrogène dans les dirigeables pour les remplacer par l'hélium pourtant moins "sustentateur".
Les plus légers que l'air n'ont jamais pu concurrencer les plus lourds sauf dans quelques cas exceptionnels.
L'explosivité des mélanges de gaz combustibles est un frein à la généralisation de leur utilisation. Le gaz de houille fut utilisé pour l'éclairage public avant d'être détroné par l'électricité qui avait l'avantage paradoxal entre autres de ne pas exiger de stockage.

Au début du XXéme siécle les immeubles chauffés au gaz bénéficiait d'une bonne image de modernité avec comme argument publicitaire :"gaz à tous les étages". Aujourd'hui avec les explosions accidentelles voire inévitables (?) pour des raisons techniques ou humaines ( fuites, suicides...) les immeubles équipés au gaz seraient plutôt dépréciés. Le risque d'explosion est un handicap majeur y compris pour le biogaz qui est renouvelable et non-émetteur de CO2 fossile.
Les stockages d'énergie sous forme de liquide (sels fondus, eau) ou de gaz stable (air comprimé) me semblent être des techniques plus acceptables pour le publics et de ce fait plus susceptibles d'être aidés par des financements publics.

bob | 06 juillet 2013 à 19h26 Signaler un contenu inapproprié

@Bob

Vous êtes passé à côté d'un détail important dans l'article pour le stockage d'hydrogène : "stockage d'hydrogène sous forme solide".

Depuis 2007, le CNRS a développé un "stockage sous forme d’un hydrure métallique réversible, dont l’hydrogène est extrait par chauffage ou réduction de la pression, constitue au contraire une solution particulièrement sûre : le chargement est réalisé sous une pression d’hydrogène modérée ( 10 bars), et la réaction de désorption est endothermique"
cf : http://neel.cnrs.fr/spip.php?article1280

Je vous laisse vous renseigner sur les nombreux sites qui en parle et les mises en applications.

Sinon bravo pour l'article qui résume vraiment bien ce qui c'est passé ces dernières années.

Cdt

Genjo | 11 juillet 2013 à 12h29 Signaler un contenu inapproprié