Archive pour le Tag 'Hydrogène'

Hydrogène vert : un secteur stratégique

Hydrogène vert : un secteur stratégique

Le secteur de l’hydrogène vert ( bas carbone) devient de plus en plus stratégique d’après Caroline Dornstetter*, senior manager à Yélé Consulting, société de conseil spécialisée dans le secteur de l’énergie.

 

 « Jamais en Europe nous n’avions vu un tel niveau d’intérêt concernant l’hydrogène que ce que nous observons aujourd’hui. La raison est double : nous avons besoin de l’hydrogène pour parvenir à la neutralité climatique et nous devons saisir cette opportunité d’investir dans les technologies énergétiques propres ». C’est ainsi que la commissaire européenne à l’énergie Kadri Simson a débuté son discours au Global Hydrogen Forum en juin dernier. L’hydrogène « bas carbone » ou « propre » est considéré comme l’un des vecteurs énergétiques d’avenir pour décarboner notre économie. En effet, l’hydrogène bas carbone peut être utilisé en tant qu’intrant dans des process industriels, carburant pour la mobilité, solution d’autonomie énergétique ou solution de stockage pour aider à l’intégration massive des énergies renouvelables électriques au réseau. L’hydrogène bas carbone peut également venir alimenter les réseaux de gaz existants en substitution du gaz fossile (jusqu’à 10% d’ici 2030 selon les estimations des principaux acteurs gaziers français [1]).

Alors que la Commission européenne vient de définir les grands axes de sa stratégie hydrogène, où elle identifie ce vecteur énergétique comme l’un des piliers du Green Deal, plusieurs pays européens ont déjà annoncé de grands plans d’investissement et le lancement de projets d’expérimentation à grande échelle. L’Allemagne a par exemple annoncé un investissement de 9 milliards d’euros pour le développement de l’hydrogène dont il compte devenir « le numéro 1 mondial ».

Afin de certifier l’origine de l’hydrogène produit en Europe, un consortium de plusieurs dizaines d’acteurs a mis en place la plateforme CertifHy. L’objectif est de développer un mécanisme de garanties d’origine pour l’hydrogène bas carbone en Europe, ainsi que les règles de ce nouveau marché.

« Pour un plan hydrogène massif »

« Pour un plan hydrogène massif »

C’est l’appel du député de Dordogne Michel Delpon dans une tribune du JDD, cosignée par plus d’une centaine de parlementaires,.

 

:  »…. Nous, parlementaires français et européens, appelons le gouvernement français à changer de paradigme en investissant massivement et de manière cohérente dans l’hydrogène.

La France dispose d’ores et déjà d’une chaîne de valeur complète, avec de grands groupes de la chimie, de l’énergie, de l’automobile, des centres de recherche, des PME, des TPE et des startups. Ces acteurs ont la capacité de devenir des leaders mondiaux de l’hydrogène dans trois domaines déterminants pour la souveraineté économique de notre pays :

  • Les mobilités zéro émission carbone dans le segment des transports lourds dans un premier temps (trains, bus, camions, fluviomaritime, aéronautique) puis les transports légers (voitures, drones, vélos).
  • Le verdissement des industries actuellement fortement consommatrices d’énergies fossiles très polluantes.
  • L’habitat, tant pour les chantiers du bâtiment que pour substituer le chauffage au fuel par des piles à combustible et chaudières mixtes.
  • Le stockage en régulation du marché de l’énergie.

Nous sommes convaincus que le choix de l’hydrogène permettra de créer de la valeur ajoutée et de générer des milliers d’emplois dans nos territoires ruraux et urbains de l’hexagone et d’Outre-mer. Pour favoriser le développement de la filière hydrogène en France il est nécessaire d’ancrer une stratégie hydrogène dans la logique de la politique industrielle française en menant de concert le soutien au développement technologique et le développement à l’échelle des marchés finaux (mobilités, industrie et habitat).

L’hydrogène est pour la France et l’Europe un véritable enjeu géopolitique qui peut nous conduire à l’autonomie énergétique

Pour y parvenir de façon cohérente, les investissements devront impérativement être déployés de manière simultanée sur les technologies décarbonées de production et sur les usages. En faisant le choix contraire de séquencer dans le temps le soutien aux technologies puis aux marchés, la France prendrait le risque de n’offrir aucun débouché aux innovations technologiques françaises et d’accentuer son retard à la mise sur le marché. En vue de développer la filière hydrogène, il nous semble nécessaire de privilégier une approche de passage à l’échelle sur l’ensemble de la chaîne de valeur tout en trouvant un juste équilibre entre la part française légitime et les réalités économiques industrielles.

Outre le Green Deal européen, plusieurs États membres ont alloué des budgets significatifs à leurs stratégies hydrogènes nationales, en adéquation avec le potentiel réel de cette technologie, dans le cadre de leurs plans de relance : 9 milliards d’euros pour l’Allemagne ou encore 7 milliards d’euros pour le Portugal. Hors Union européenne, la Chine a démontré sa volonté de s’imposer comme le leader incontestable en décidant d’investir massivement tant au niveau national qu’au niveau des provinces.

Dans ce contexte l’hydrogène est pour la France et l’Europe un véritable enjeu géopolitique qui peut nous conduire à l’autonomie énergétique. Écologie et économie doivent désormais aller de pair en faisant évoluer notre modèle économique pour le rendre compatible avec les engagements des accords de Paris, du Green Deal et de la neutralité carbone en 2050.

Nous demandons un plan hydrogène piloté par une gouvernance systémique doté d’un budget à la hauteur des pays concurrents afin de :

  • Soutenir le développement de la recherche et des nouvelles technologies,
  • Soutenir l’offre et la demande en favorisant des grands projets économiquement plus pertinents sur les territoires,
  • Permettre aux secteurs de l’industrie, de la mobilité et de l’habitat d’amorcer leur décarbonation avec de l’hydrogène renouvelable ou certifié bas carbone.

C’est uniquement à ce prix que la France pourra asseoir son leadership dans l’industrie de l’hydrogène et réussir son défi à la fois de transition écologique, de mutation énergétique et de relance économique verte. »

Hydrogène : une utopie ?

 Hydrogène : une  utopie ?

La solution de l’hydrogène relève davantage de l’utopie promue à des fins politiques que d’une alternative viable pour l’avenir pour Samuele Furfari, Professeur en géopolitique de l’énergie à l’Université Libre de Bruxelles, Docteur en Sciences appliquées (ULB), ingénieur polytechnicien (ULB), et Président de la Société Européenne des Ingénieurs et Industriels. Un point de vue évidemment qui s’oppose à d’autres. Observons que l’Allemagne va consacrer 9 milliards au développement de la filière hydrogène. Rien  nest  joué pour son avenir qui dépend évidemment de sa compétitivité et des conditions de l’énergie nécessaire pour la produire. Des conditions qui ne passent pas nécessairement par des sources intermittentes. Un point de vue intéressant mais asez discutable (chronique dans la tribune)

 

 

« La Commission européenne vient de présenter sa stratégie sur l’hydrogène (voir La Tribune de ce 15 juillet). Elle explique comment faire de l’hydrogène « propre » une solution viable pour une économie climatiquement neutre et construire une chaîne de valeurs dynamique de cette ressource en Europe au cours des cinq prochaines années. Elle calque ainsi l’Allemagne qui a lancé sa stratégie hydrogène il y a un mois.

Alors que les investissements en faveur de l’électricité d’origine renouvelable intermittente dans l’Union européenne (UE) ne suivent pas le rythme souhaité, des États membres poursuivent leur fuite en avant avec une solution mort-née. Pour rappel, lorsque l’UE et ses États membres parlent d’énergies renouvelables, ils ont en tête « éolien » et « solaire photovoltaïque », tout le reste étant démontré par les investissements comme étant marginal et sans intérêt environnemental. Pour eux, le fleuron des énergies renouvelables, permanentes, contrôlables, économiques et propres qu’est l’hydroélectricité est ainsi un sujet tabou. La production d’énergies éolienne et solaire étant par nature intermittente, en cas d’insuffisance de demande , l’excès doit être écoulé en payant pour s’en débarrasser, et ce coût est supporté par nous tous (voir La Tribune du 3 mars 2020). La solution serait de pouvoir stocker cette énergie, mais les promesses utopiques des politiciens et de certains industriels en matière de batteries n’ont pas et ne seront pas tenues pour des raisons intrinsèques liées à l’électrochimie.

Il ne reste plus qu’une solution : transformer par électrolyse de l’eau ce surplus d’électricité dont personne ne veut en hydrogène pour ensuite soit l’utiliser comme combustible soit le retransformer en électricité dans des piles à combustibles. C’est le rêve : une électricité propre produisant une énergie propre qui ne produit que de l’eau quand elle est consommée et qui permettra une diversification avec le véhicule électrique au cas où cette autre illusion ne ferait pas non plus long feu ! Qu’on se le dise, même les trains fonctionneront à l’hydrogène ! Cela dépasse de loin l’utopie des biocarburants, imposés en dépit du bon sens et des données scientifiques, et dont l’écho de l’échec reste fort discret. En 2008, à l’époque de la présidence Sarkozy, l’UE avait décrété une production de 10% de biocarburants pour le transport à l’horizon de 2020. Elle est maintenant passée d’un « minimum » à un « maximum » peu honorable, coûteux et polluant. A supposer que les opérations d’électrolyse et de pile à combustible aient chacune un rendement industriel de 80%, on aura perdu dans l’opération 36% de l’énergie injectée (0,8 x 0,8 =0,64).

Une première référence en 1972

La première référence à l’hydrogène que j’ai trouvée dans les rapports de la Commission européenne remonte à 1972, soit avant la première crise pétrolière. Le Journal des Ingénieurs de 1979 (n°2 – page 11) disait exactement tout ce qu’on dit aujourd’hui… avec les mêmes conditionnels. Lorsque je m’occupais de la transformation du charbon en pétrole – parce que le bruit courait qu’il n’y aurait bientôt plus de pétrole ! -, j’ai beaucoup travaillé sur l’hydrogène, élément essentiel dans cette synthèse. Ensuite ce fut en 2003 le énième retour avec cette fois comme « propandistes » le tandem Prodi-Bush. Hélas, depuis lors, aucun changement n’est intervenu, et jamais n’interviendra, car tout dépend des équations chimiques et de la thermodynamique qui régissent toute la question de l’hydrogène. Mais les politiciens n’ont que faire de la chimie, pour eux, la méthode Coué suffit : vouloir c’est pouvoir.

Mais alors quoi de neuf pour l’hydrogène ? De la propagande politicienne, du rêve et rien d’autre.

Voici les faits scientifiques. L’hydrogène est une substance chimique produite à partir de gaz naturel selon un procédé banal et répandu dans le monde entier, appelé « vapocraquage ». Cette molécule est utilisée massivement par l’industrie de la pétrochimie et de toute la chimie qui en découle, principalement pour la production d’engrais. Avec une démographie mondiale croissante, la demande d’hydrogène pour la production de fertilisants agricoles croitra au rythme des nécessités alimentaires. Cette molécule de base déjà très recherchée le deviendra de plus en plus. Grâce à cette véritable surprise en matière de géopolitique de l’énergie qu’est le gaz naturel, son marché global est de plus en plus compétitif et fluide ce qui se traduira par une réduction de son prix sur les marchés internationaux. Il faut donc prévoir une diminution du prix de production de l’hydrogène, d’une part parce que la matière première sera moins chère et d’autre part parce que le marché s’élargit.

Cependant, sa production à partir d’énergies renouvelables revient par contre beaucoup plus cher et est compliquée. Selon la Commission européenne, « les coûts estimés aujourd’hui pour l’hydrogène d’origine fossile sont d’environ 1,5 €/kg dans l’UE, [...] de 2,5 à 5,5 €/kg » pour l’hydrogène « vert ». On observera la marge qui est est un signal… politique ! Malgré les promesses répétées depuis des décennies de coûts plus bas des énergies renouvelables alors que la réalité de votre facture d’électricité affirme l’inverse, l’hydrogène « vert » restera toujours plus cher que celui produit par le gaz naturel.

Manipulation du marché par la politique

 

Puisqu’un produit ne peut avoir qu’un prix dans un marché ouvert, l’hydrogène « renouvelable » devra être subsidié tant qu’il y aura du gaz naturel disponible, c’est-à-dire pendant au moins un siècle. Bien entendu, certaines industries profiteront de l’aubaine de la stratégie hydrogène – comprenez la manipulation du marché par la politique – , comme d’autres l’ont fait à l’époque des biocarburants ; elles bénéficieront de prix garantis et d’une image verte, bien entendu sur le dos des contribuables/consommateurs. Il n’est donc pas surprenant qu’elles aient le 10 mars dernier conclu avec la Commission européenne une alliance, comme l’ont fait d’autres pour les batteries… et les biocarburants.

Par ailleurs, de nouveau sur un marché global – sauf à vouloir créer un vaste marché de contrebande -, l’hydrogène a pour vocation d’être utilisé en chimie et non pas comme combustible. Brûler de l’hydrogène à des fins énergétiques, c’est comme se chauffer en brûlant des sacs Louis Vuitton. Inévitablement, tout hydrogène produit finira dans la chimie et non pas dans les moteurs des véhicules. Passe encore que l’UE endoctrinée pense à le faire, mais dire avec l’Agence Internationale des Énergies renouvelables (IRENA) que c’est « une opportunité stratégique pour verdir la relance mondiale » est inadmissible pour une institution internationale quand elle sait pertinemment bien que seul 35% des Africains sont connectés au réseau électrique. Et IRENA voudrait produire de l’hydrogène à partir de leur excès d’électricité ! C’est abracadabrant, c’est indigne, c’est éthiquement insupportable.

Le comble, c’est que pour vendre du gaz qui produirait en rien moins de CO2, les Russes de Gazprom promettent d’injecter de l’hydrogène dans le gaz naturel qu’ils vendront à l’UE – à l’Allemagne principalement. Cela revient à injecter du Clos Vougeot dans de la piquette pour mieux écouler cette dernière, ce qui est plutôt grotesque.

Souvent dans la vie, lorsque l’on fait une bêtise, on en commet une autre afin de cacher la première. C’est ce qui se passe avec l’hydrogène. Il est consternant de devoir constater l’entêtement et l’endoctrinement verts dans lesquels est tombé le monde politique européen.

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(*) Dernier ouvrage de Samuele Furfari : «Énergie 2019: Hystérie climatique et croissance des énergies fossiles »

 

Hydrogène : des perspectives avec l’Allemagne

Hydrogène : des perspectives avec l’Allemagne

des perspectives d’alliance se dessinent entre la France et l’Allemagne à propos développement très stratégique de l’hydrogène. La France a sans doute raison de se raccrocher aux trains de l’Allemagne qui a décidé d’y mettre  9 milliards ( l’ancien plan de Nicolas Hulot y consacrait 100 millions !). Des annonces sur les nouveaux financements français devraient être précisées ici la fin de l’année Le plan de relance de l’économie française inclura donc des éléments de développement dans l’hydrogène dans le cadre d’un partenariat avec l’Allemagne, a déclaré mardi Bruno Le Maire, le ministre de l’Economie et des Finances.

Alors que la France s’est fixé en 2018 l’objectif d’un financement régulier de 100 millions d’euros par an en faveur de l’hydrogène, l’Allemagne a annoncé en juin qu’elle prévoyait d’investir 9 milliards dans cette molécule, qui peut être utilisée pour la production ou le stockage d’énergie et qui, produite à partir d’énergies renouvelables, est neutre en carbone.

“Tout le monde me dit ‘il faut développer l’hydrogène’, j’y suis très favorable. Dans le plan de relance, il y aura aussi des éléments très forts pour développer la filière de l’hydrogène et nous le ferons en liaison avec l’Allemagne, dans un partenariat avec l’Allemagne”, a déclaré Bruno Le Maire sur BFM TV.

Evoquant la possibilité que la France produise son propre “hydrogène propre” à partir de son électricité nucléaire, le ministre a en outre réaffirmé que celle-ci gardait “toute sa pertinence” sur le long terme.

“Je suis un défenseur du nucléaire. Comme beaucoup de scientifiques beaucoup plus chevronnés que moi le sont parce que le nucléaire n’émet pas de CO2 et qu’aujourd’hui (il) a deux avantages : (il) nous permet d’être l’un des pays qui émet le moins de CO2 pour sa production d’électricité et ça nous garantit quelque chose dont tout le monde parle matin midi et soir, ça nous garantit notre indépendance”, a-t-il dit.

Alors qu’EDF vient de déconnecter du réseau national la centrale de Fessenheim (Haut-Rhin), doyenne du parc nucléaire français, Bruno Le Maire a également redit que le gouvernement ne prendrait de décision sur la construction de nouveaux réacteurs de type EPR que lorsque celui de Flamanville (Manche) entrerait en activité.

Le ministre a rappelé au passage son souhait que les délais de l’EPR de Flamanville “soient tenus”, la mise en service du réacteur étant aujourd’hui prévue fin 2022 après de multiples retards et dépassements de budget.

SNCF : des trains à hydrogène »

SNCF : des trains à hydrogène »

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Le nouveau patron de la SNCF veut aussi tenir son rang dans la compétition médiatique où Pepy  s’efforçait  toujours de rester en tête. Pour cela, il n’a pas pris trop de risques en affirmant que la priorité serait désormais de développer le train à hydrogène et même d’en faire une entreprise modèle dans ce domaine. Il faut dire qu’il ne prend pas beaucoup de risques car ce train à hydrogène existe déjà. Ce qui est loin d’être le cas pour l’avion à hydrogène annoncé en même temps que les mesures pour l’aéronautique par le ministre de l’économie. Là il  faudra attendre 10 ou 20 ans

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L a SNCF doit poursuivre son offensive numérique mais être également plus humaine, plus proche des territoires et engagée vers la transition écologique. Le président des cheminots ­détaille au JDD la trajectoire qu’il a choisie.

 

Comment se présente l’été de la SNCF?
La SNCF sera au rendez-vous des vacances des Français. Pour cela, nous remontons le nombre de trains en circulation, qui ne sera pas loin de 100% des TGV fin juin. Conscients de l’appréhension sur les sujets sanitaires, nous mettons beaucoup d’attention à désinfecter nos trains et à aider à gérer les flux dans les gares. Nous communiquons pour rassurer les voyageurs en étant très attentifs au respect du port du masque dès l’arrivée dans une gare et ensuite dans les trains. Je souhaite saluer l’engagement des cheminots pendant cette crise.

Qu’allez-vous faire pour reconquérir les clients perdus pendant la crise du Covid?
Nous faisons des efforts commerciaux sur les prix des TGV. Nous venons de lancer une grosse campagne de promotion proposant 3 millions de billets à moins de 49 euros. Nous doublons, de 15% à 30%, notre offre de petits prix par rapport à ce que l’on faisait l’année dernière au même moment. Mais nous agissons aussi sur les TER dans les Régions qui acheminent les gens vers les plages, les montagnes et les campagnes. La SNCF est le pivot d’une initiative rassemblant toutes les Régions : en juillet et en août, un abonné annuel d’une Région pourra voyager gratuitement dans toutes les autres. Enfin, nous lançons un « passe jeunes TER » à un prix très attractif et qui sera valable partout en France.

Quel est le niveau des réservations dans les TGV de l’été?
On peut se réjouir d’avoir déjà quelques trains complets en juin. Au-delà, on sent que les Français n’ont pas encore stabilisé leurs projets de vacances ; à ce stade, pour juillet nous enregistrons en moyenne 20% de réservations, et pour août autour de 8%. Ces chiffres progressent vite mais on reste très en deçà des niveaux habituels, preuve que nous ne sommes encore qu’au début de la reprise. On reste très loin de la rapidité du redémarrage observé après une grève.

Combien la crise du Covid coûte-t‑elle à la SNCF?
La perte de chiffre d’affaires devrait être proche de 4 milliards d’euros, le TGV à lui tout seul en représentant la moitié. Pendant cette période, seulement 7% des TGV ont roulé et ils n’ont transporté que 1% de la clientèle habituelle. Nous avons aussi enregistré des manques à gagner importants sur les trains de la vie quotidienne. Seul le fret a plutôt bien résisté, avec un taux d’activité supérieur à 60%. Toute la question maintenant, c’est le rythme de la reprise. On l’espère la plus rapide possible.

 

Attendez-vous, comme le demande Valérie Pécresse, un geste financier du gouvernement?
Le choc économique que subit la SNCF est important. Nous avons des échanges réguliers avec l’Etat.

Votre trésorerie vous permet-elle d’attendre?
Nous avons fait deux levées de fonds de 1,2 milliard d’euros en Europe et aux Etats-Unis. Mais nous engageons également un plan d’économies qui représente plusieurs centaines de millions d’euros. Nous passons en revue tous nos investissements – achat de matériel roulant, rénovation des dépôts, projets informatiques… – pour savoir s’ils sont nécessaires, ajustables ou différables. Et nous réduisons nos frais de fonctionnement.

La SNCF pourrait-elle envisager une réduction de ses effectifs?
Il n’y a jamais eu de licenciements à la SNCF. Et il n’y en aura pas. Au contraire, nous allons continuer à recruter cette année et l’année prochaine.

Grève, confinement… Quand allez-vous attaquer la mise en place de la nouvelle SNCF?
Dès mon arrivée, j’ai souhaité préparer l’avenir avec la construction pendant toute l’année 2020 d’un projet d’entreprise. Le calendrier sera tenu. Une trentaine d’établissements pilotes y travaillent déjà. De juillet à la fin de l’année, tout le management va participer à des séminaires en ligne. L’idée que je fais passer à tous, c’est de renforcer et d’accélérer deux piliers, l’écologie et le digital, et d’en ajouter deux autres au coeur de notre stratégie qui correspondent à ma sensibilité, les territoires et l’humain. Je suis très heureux de voir que les managers de terrain commencent à s’approprier la démarche et la nourrissent. Ça va aller en s’accélérant.

La crise du Covid n’a-t‑elle pas assuré la promotion du numérique?
Le digital a été en effet omniprésent : télétravail, e-commerce, informations diffusées sur les supports numériques… Nous ­allons poursuivre le télétravail au moins jusqu’en septembre : dans les sièges, nous alternons les périodes de trois jours à distance et de deux jours au bureau. Nous visons également le zéro papier. Nous apprenons à fonctionner avec des fichiers sur les smartphones ou sur les tablettes. Enfin, on va accélérer le digital « industriel ». Ce sont les données, l’intelligence artificielle, la maintenance préventive, les robots qui vont améliorer notre compétitivité et nous permettre d’être plus innovants.

Comment la SNCF peut-elle être plus écologique?
Ma vision, c’est qu’en 2030 les trains roulant à l’hydrogène auront remplacé tous les trains roulant au diesel sur le réseau qui n’est pas électrifié. Je veux que la SNCF soit pionnière et fer de lance des trains à hydrogène. Avec les ­Régions, nous mettrons en service les premiers prototypes en 2023. En attendant, nous développons avec Alstom des trains hybrides qui arriveront dès 2021 dans 4 ­Régions. Ils roulent au diesel sur le parcours principal mais passent à l’électrique en entrant dans les villes. Ils font donc moins de bruit et polluent moins.

Quel sera l’impact de ces choix sur votre bilan carbone?
On vise zéro émission en 2035. Il y aura des étapes pour atteindre cet objectif. Celle du passage à l’hydrogène massif sera très importante, car ça représentera 25 à 30% du trafic. La décarbonation impose l’éradication du moteur diesel.

Combien cela va-t-il coûter?
C’est encore trop tôt pour le dire. Pour l’instant, la technologie de l’hydrogène est chère mais notre conviction c’est que, comme pour l’automobile électrique, on aura des économies d’échelle et les coûts se réduiront.

 

Comment faire adhérer les cheminots à votre projet de transition écologique?
Nous allons former les 17.000 ­managers du groupe. On va partager avec eux les enjeux de cette transition et notre plan d’action. Ça n’a jamais été fait à la SNCF, et peu d’entreprises ont réalisé de tels efforts.

 

Que dites-vous à ceux qui s’inquiètent de la fermeture de petites lignes?
Je suis provincial d’origine et j’ai une sensibilité forte vis‑à-vis des sujets territoriaux. Quand on se met à la place des Français, il n’y a pas de petites ou de grandes lignes, mais celle qui les concerne – et elle est importante! Notre objectif est de moderniser notre réseau, mais tout repose sur les capacités de financement de SNCF Réseau pour faire face aux programmes de rénovation et d’entretien des lignes. Nous avons multiplié par trois les sommes consacrées à la maintenance du réseau et nous allons poursuivre cet effort. Pour ce qui est des fermetures de lignes, c’est un sujet de politique publique : nous suivrons les orientations de l’Etat.

Comment vous préparez-vous à la concurrence sur les lignes régionales?
Nous participerons à 100% des appels d’offres pour garder notre position. Je peux vous dire que tous les cheminots sont déterminés à y parvenir. L’Etat a lancé un appel d’offres pour les liaisons Nantes-Bordeaux et Nantes-Lyon. La Région Sud-Paca déroule aussi son planning sur la liaison ­Marseille-Nice d’une part et le réseau autour de Nice d’autre part. Ça se jouera sur le prix, la robustesse, la qualité de service qu’attendent les clients et l’innovation. On se mobilise pour gagner ces compétitions.

Allez-vous réhabiliter les petites gares qui maillent le territoire?
J’ai découvert à mon arrivée une excellente initiative, baptisée « 1.001 gares ». Nous allons mettre à disposition des collectivités certaines gares très peu utilisées pour en faire des relais du service public sur les bassins de vie. Elles pourront y installer des commerces de proximité, des antennes de service public, des associations. Une première phase de rénovation va porter sur une centaine de gares par an et une enveloppe de 20 millions d’euros. Nous comptons ainsi mettre à disposition des collectivités 500 gares en cinq ans.

Quel type de relations sociales souhaitez-vous pour que l’entreprise soit plus humaine?
Dès mon arrivée, j’ai été confronté à des tensions fortes avec des conducteurs exerçant leur droit de retrait après un accident de passage à niveau dans les Ardennes. Juste après, la SNCF a connu la grève la plus longue de son histoire. Nous avons traversé ce mouvement en mettant en avant des valeurs importantes pour moi : le respect, l’écoute, le sens des responsabilités. Direction et syndicats sont deux facettes d’une entreprise et doivent poursuivre les mêmes objectifs. Je fais le pari que les syndicats partagent avec moi l’envie de voir notre entreprise se développer. Chacun des managers doit être sensible aux préoccupations sociales, et les syndicats doivent comprendre qu’il y a des réalités économiques qui s’appliquent.

Quelles sont vos priorités en matière d’emploi?
J’ai décidé d’accélérer l’alternance. Avec la crise, les jeunes vont connaître des difficultés pour trouver des stages et des emplois. Nous étions déjà la première entreprise de France par le nombre des alternants, nous allons porter celui-ci à 7.000 d’ici fin 2021, soit 1.000 postes de plus que cette année. C’est essentiel que la SNCF soit au rendez-vous, et je sais que les cheminots seront contents de transmettre leur savoir et de les accompagner. Nous allons aussi accueillir 2.500 personnes à travers des chantiers d’insertion et passer de 4.000 à 10.000 à échéance 2025 le nombre de collaborateurs en mécénat de compétences. C’est le rôle de l’entreprise d’utilité ­publique que je préside.

En quoi cela va-t‑il accélérer la transformation du groupe?
Le respect, l’écoute, la convergence sur les sujets de fond sont les ingrédients d’un dialogue social mature que je pense avoir commencé à installer. La transformation économique avait été lancée, mais l’économique ne doit pas faire oublier le social. C’est cet équilibre qui va permettre une transformation mieux préparée, comprise et partagée. On ne perd jamais de temps en instaurant le dialogue. Il permet au contraire de gagner en fluidité dans l’application des réformes.

Filière hydrogène : quel avenir ?

Filière hydrogène : quel avenir ?

L’hydrogène est déjà utilisé dans des trains, des autocars, des automobiles ou même des scooters. L’hydrogène peut être utilisé dans le transport mais aussi comme moyen de chauffage. Ila question de la sécurité est de mieux en mieux prise en charge ;  se pose surtout le problème de sa compétitivité car produire de l’hydrogène coute cher. .Une voiture a hydrogène coute le double d’uen voiture purement électrique.  Il s’agit de questions techniques mais aussi d’économie d’échelle car l’hydrogène est utilisé aujourd’hui de manière très marginale.   La question est de savoir si cette filière peut prendre une dimension de masse voir éventuellement se substituer à la voiture purement électrique utilisant des batteries ( sources Natura sciences et  le Figaro).

 

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Il s’agit d’un corps simple, gazeux, qui entre notamment dans la composition de l’eau. «Chaque molécule d’eau est le fruit de la combinaison entre 1 atome d’oxygène et 2 atomes d’hydrogène. On trouve aussi de l’hydrogène dans les hydrocarbures (pétrole et gaz) qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène», explique l’IFP énergie nouvelle (IFPEN), sur son site. L’hydrogène n’est pas une source d’énergie directe mais plutôt un vecteur énergétique. Dans les transports il est par exemple utilisé dans une pile à combustible pour générer de l’énergie.

 

L’hydrogène n’existe pas à l’état pur. Pour le produire, il faut utiliser des procédés chimiques pour séparer l’hydrogène des éléments auxquels il est associé. Il faut pour cela une source d’hydrogène et une source d’énergie. L’hydrogène peut ainsi être fabriqué par «vaporeformage de gaz naturel, électrolyse de l’eau, gazéification et pyrolyse de la biomasse, décomposition thermochimique ou photochimique de l’eau, production biologique à partir d’algues ou de bactéries», énumère l’Ademe,

Avant d’utiliser l’hydrogène, il faut le produire. Et c’est là que le bât blesse ! Il est aujourd’hui synthétisé à hauteur de 95 % à partir d’énergies fossiles. Pour ce faire, il faut beaucoup d’énergie et les émissions de CO2 sont importantes. Les techniques les plus utilisées sont le reformage, le vaporeformage et la gazéification. Une transition est donc à effectuer vers des modes de productions plus « propres ».

Replacer le pétrole et le gaz par l’hydrogène ne présente un intérêt que lorsqu’on peut le produire de façon décarbonée. Air Liquide a mis en place l’initiative Blue Hydrogen afin que 50 % de ses applications d’hydrogène énergie soient couvertes par des moyens bas carbone ou zéro carbone d’ici 2020. « On essaye de trouver le juste compromis entre faible teneur carbone et les contraintes économiques acceptables pour l’ensemble des applications », affirme Jean-Baptiste Mossa.

De nombreux travaux sont menés pour produire de l’hydrogène plus « propre » à partir de méthane, de biomasse et de déchets. En effet, il est possible de faire fermenter des bioressources. Les gaz de fermentations sont récupérables et filtrables pour concentrer le méthane qui servira à produire l’hydrogène. Couplé à un mode de capture du CO2, les émissions seraient nulles. Des travaux sont menés en France sur cette technique.L’hydrogène peut également être produit par électrolyse de l’eau. En utilisant de l’électricité d’origine renouvelable, il est possible de produire de l’hydrogène décarboné. Des démonstrateurs sont en cours. D’autres solutions de stockage sont à l’étude. Au Canada, par exemple, un barrage hydraulique alimente un électrolyseur pour produire de l’hydrogène. L’hydrogène est aussi produit dans des process industriels : il s’agit de l’l’hydrogène « fatal » produit, par exemple, lors de la fabrication du chlore ou de l’ammoniac. Faute de valorisation, cette hydrogène est aujourd’hui brûlé et donc perdu. « Rien qu’en Europe, il y a moyen de faire rouler 2 millions de véhicules de piles à hydrogène avec de l’hydrogène fatal ; en France, 330 000 véhicules ! », affirme Bertrand Chauvet, Responsable du marketing de SymbioFCell. Pourquoi ne pas le récupérer ?Mais finalement, la révolution de l’hydrogène proviendra peut-être de la croûte terrestre. Alors que l’on pensait que l’hydrogène n’existait pas pur à l’état naturel, à part dans des sources inexploitables découvertes en mer, IFP Energies nouvelles a mis en évidence des émanations naturelles continues d’hydrogène sur terre.

Comme le précise l’IFPEN, «la molécule d’hydrogène, composée de deux atomes d’hydrogène, est particulièrement énergétique: 1 kg d’hydrogène libère environ trois fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence». De plus, l’hydrogène, lorsqu’il est produit à partir de ressources renouvelables, est considéré comme non polluant. «Les rejets d’un véhicule à hydrogène sont composés uniquement d’eau. Il n’y a aucune émission de particule nocive ou de Co²», affirme Erwin Penfornis, directeur du marché hydrogène chez Air Liquide. Autre avantage selon le spécialiste: «Avec l’hydrogène, il y a plus d’autonomie et c’est plus rapide à recharger. Il faut compter un temps de recharge d’environ 3 minutes dans une station de remplissage».

 

L’hydrogène est aussi considéré comme un moyen durable de stocker de l’énergie. «On peut stocker les surplus d’énergies renouvelables pour pouvoir les réutiliser plus tard, ce qui n’est pas possible avec l’électricité. C’est un enjeu énorme permettant d’intégrer plus de renouvelable dans la consommation énergétique», assure Erwin Penfornis. «Des pays comme le Japon ont compris qu’ils allaient avoir besoin de ce vecteur énergétique qui peut être produit ailleurs, stocké et transporté par navire, camion ou par pipeline. C’est pour cela que le Japon est le pays le plus avancé dans ce secteur de l’hydrogène», explique-t-on chez Air Liquide. Le groupe a d’ailleurs annoncé l’an dernier la création d’une société commune avec 10 entreprises japonaises pour accélérer le développement du réseau de stations de recharge d’hydrogène dans l’archipel. Objectif: construire un réseau de 320 stations d’ici 2025, et 900 d’ici 2030.

 

Pour le moment, la consommation mondiale d’hydrogène reste encore faible: environ 56 millions de tonnes, soit moins de 2% de la consommation mondiale d’énergie. Mais d’après une étude réalisée par le Hydrogen Council avec McKinsey, l’hydrogène pourrait représenter près d’un cinquième de l’énergie totale consommée à l’horizon 2050. «Cela permettrait de contribuer à hauteur de 20% à la diminution requise pour limiter le réchauffement climatique à 2°C», explique l’Hydrogen Council, qui considère que l’hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures et 500.000 camions d’ici à 2030. Selon cette étude, la demande annuelle d’hydrogène pourrait globalement être multipliée par dix d’ici à 2050 et représenter 18% de la demande énergétique finale totale dans le scénario des 2°C. À cet horizon, l’hydrogène pourrait générer un chiffre d’affaires de 2500 milliards de dollars et créer plus de 30 millions d’emplois.

«Cette molécule est utilisée depuis longtemps dans l’industrie comme matière première. Air Liquide par exemple en fournit depuis 50 ans à des secteurs comme le raffinage, la chimie ou le domaine spatial. L’hydrogène est notamment le carburant de lancement de la fusée Ariane depuis des décennies», explique Erwin Penfornis. Mais son utilisation est très large. «L’hydrogène a la capacité d’alimenter tous les usages énergétiques comme le transport ou le chauffage», ajoute le spécialiste.

 

 

C’est surtout dans les transports que son usage évolue. «L’hydrogène, stocké dans des réservoirs, est transformé en électricité grâce à une pile à combustible», explique-t-on chez Air Liquide.

Des trains à hydrogène avec Alstom

Des trains à hydrogène avec Alstom  

Une bonne nouvelle pour le secteur ferroviaire européen avec cet a accord entre Alstom et le groupe gazier italien Snam pour développer des trains à hydrogène en Italie, ont annonce jeudi les deux sociétés dans un communiqué commun.

En vertu de cet accord, Alstom fabriquera et assurera la maintenance des trains, neufs ou convertis à l’hydrogène, tandis que Snam construira les infrastructures nécessaires pour produire et transporter le gaz pour le ravitaillement.

L’objectif est de disposer des installations nécessaires pour construire les trains ainsi que des infrastructures associées d’ici début 2021.

“L’hydrogène produit à partir d’énergies renouvelables deviendra compétitif par rapport aux combustibles fossiles dans quelques années et jouera un rôle clé dans la transition énergétique, en particulier dans l’industrie, le chauffage et les transports lourds”, a déclaré Marco Alvera, directeur général du gazier italien, la plus grande société européenne de gazoducs. Une idée en tout cas plus intelligente que celle qui consiste à construire des installations de production d’électricité intermittente qu’on doit en général rééquilibrer avec des centrales à charbon. L’électricité intermittente ainsi produite pourra servir à imbriquer de l’hydrogène et d’une certaine manière à stocker électricité

L’idée d’utiliser l’hydrogène comme une source d’énergie pour des véhicules et des centrales électriques remonte aux années 1970, mais elle reste encore une solution trop coûteuse pour être généralisée.

Toutefois, selon ses promoteurs, le développement d’infrastructures, l’augmentation de la demande dans les transports, les installations gazières et dans l’industrie devraient faire baisser les coûts.

L’hydrogène fait partie des énergies alternatives qui pourraient bénéficier du vaste plan de relance européen actuellement à l’étude. Reste cependant à définir un schéma national d’implantation des énergies intermittentes pour éviter de militer le territoire et accélérer le accélérer le dépérissement économique de zone déjà favorisée

Alstom a déjà développé un train à hydrogène, le Coradia iLint, qui est en service en Allemagne.

800 kms parcourus par un automobile véhicule à hydrogène

800 kms  parcourus par un véhicule automobile à hydrogène

Bertrand Piccard, pilote suisse  a établi , mardi, le record du monde de la plus longue distance parcourue par un véhicule à hydrogène : de 700 kilomètres. La voiture n’a été chargée qu’une seule fois, au départ lundi de Sarreguemines, en Moselle. Elle a terminé son périple 24 heures plus tard au Bourget.

« L’hydrogène, ce n’est pas le futur, c’est le présent. Cela m’amusait de faire un record avec une voiture de série, sur une route normale », explique le pilote. « Ce n’est pas un record que je fais pour moi. C’est un record que je fais pour la société. Toutes ces nouvelles technologies, c’est un nouveau cycle qui commence. Chacun peut y participer. »

En 24 heures, dans son SUV Hyundai, le Nexo, Bertrand Piccard a accueilli le président de la région Grand Est, Philippe Richert, le Grand-duc Henri du Luxembourg et les ministres Bruno Le Maire et Elisabeth Borne. A tous, il a fait passer ce message : il faut investir. « Il faut absolument, maintenant, développer beaucoup plus l’infrastructure. Et il faut une fabrication locale d’hydrogène. »

Il est arrivé au Bourget avec le Prince Albert de Monaco. Et toujours avec l’esprit de compétition. « Je ne sais pas si je vais réussir à vider ce réservoir », plaisante Bertrand Piccard. Le record a été homologué par huissier : 778 kilomètres parcourus avec encore 49 kms en réserve.

Energie-filière hydrogène : quel avenir ?

Energie-filière hydrogène : quel avenir ?

L’hydrogène est déjà utilisé dans des trains, des autocars, des automobiles ou même des scooters. L’hydrogène peut être utilisé dans le transport mais aussi comme moyen de chauffage. la question de la sécurité est de mieux en mieux prise en charge ;  se pose surcout le problème de sa compétitivité car produire de l’hydrogène coûte le double d’une voiture purement électrique.  Il s’agit de questions techniques mais aussi d’économie d’échelle car l’hydrogène est utilisé aujourd’hui de manière très marginale.   La question est de savoir si cette filière peut prendre une dimension de masse voir éventuellement se substituer à la voiture purement électrique utilisant des batteries ( sources Natura sciences et  le Figaro).

 

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Il s’agit d’un corps simple, gazeux, qui entre notamment dans la composition de l’eau. «Chaque molécule d’eau est le fruit de la combinaison entre 1 atome d’oxygène et 2 atomes d’hydrogène. On trouve aussi de l’hydrogène dans les hydrocarbures (pétrole et gaz) qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène», explique l’IFP énergie nouvelle (IFPEN), sur son site. L’hydrogène n’est pas une source d’énergie directe mais plutôt un vecteur énergétique. Dans les transports il est par exemple utilisé dans une pile à combustible pour générer de l’énergie.

 

L’hydrogène n’existe pas à l’état pur. Pour le produire, il faut utiliser des procédés chimiques pour séparer l’hydrogène des éléments auxquels il est associé. Il faut pour cela une source d’hydrogène et une source d’énergie. L’hydrogène peut ainsi être fabriqué par «vaporeformage de gaz naturel, électrolyse de l’eau, gazéification et pyrolyse de la biomasse, décomposition thermochimique ou photochimique de l’eau, production biologique à partir d’algues ou de bactéries», énumère l’Ademe,

Avant d’utiliser l’hydrogène, il faut le produire. Et c’est là que le bât blesse ! Il est aujourd’hui synthétisé à hauteur de 95 % à partir d’énergies fossiles. Pour ce faire, il faut beaucoup d’énergie et les émissions de CO2 sont importantes. Les techniques les plus utilisées sont le reformage, le vaporeformage et la gazéification. Une transition est donc à effectuer vers des modes de productions plus « propres ».

Replacer le pétrole et le gaz par l’hydrogène ne présente un intérêt que lorsqu’on peut le produire de façon décarbonée. Air Liquide a mis en place l’initiative Blue Hydrogen afin que 50 % de ses applications d’hydrogène énergie soient couvertes par des moyens bas carbone ou zéro carbone d’ici 2020. « On essaye de trouver le juste compromis entre faible teneur carbone et les contraintes économiques acceptables pour l’ensemble des applications », affirme Jean-Baptiste Mossa.

 

Comme le précise l’IFPEN, «la molécule d’hydrogène, composée de deux atomes d’hydrogène, est particulièrement énergétique: 1 kg d’hydrogène libère environ trois fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence». De plus, l’hydrogène, lorsqu’il est produit à partir de ressources renouvelables, est considéré comme non polluant. «Les rejets d’un véhicule à hydrogène sont composés uniquement d’eau. Il n’y a aucune émission de particule nocive ou de Co²», affirme Erwin Penfornis, directeur du marché hydrogène chez Air Liquide. Autre avantage selon le spécialiste: «Avec l’hydrogène, il y a plus d’autonomie et c’est plus rapide à recharger. Il faut compter un temps de recharge d’environ 3 minutes dans une station de remplissage».

 

L’hydrogène est aussi considéré comme un moyen durable de stocker de l’énergie. «On peut stocker les surplus d’énergies renouvelables pour pouvoir les réutiliser plus tard, ce qui n’est pas possible avec l’électricité. C’est un enjeu énorme permettant d’intégrer plus de renouvelable dans la consommation énergétique», assure Erwin Penfornis. «Des pays comme le Japon ont compris qu’ils allaient avoir besoin de ce vecteur énergétique qui peut être produit ailleurs, stocké et transporté par navire, camion ou par pipeline. C’est pour cela que le Japon est le pays le plus avancé dans ce secteur de l’hydrogène», explique-t-on chez Air Liquide. Le groupe a d’ailleurs annoncé l’an dernier la création d’une société commune avec 10 entreprises japonaises pour accélérer le développement du réseau de stations de recharge d’hydrogène dans l’archipel. Objectif: construire un réseau de 320 stations d’ici 2025, et 900 d’ici 2030.

 

Pour le moment, la consommation mondiale d’hydrogène reste encore faible: environ 56 millions de tonnes, soit moins de 2% de la consommation mondiale d’énergie. Mais d’après une étude réalisée par le Hydrogen Council avec McKinsey, l’hydrogène pourrait représenter près d’un cinquième de l’énergie totale consommée à l’horizon 2050. «Cela permettrait de contribuer à hauteur de 20% à la diminution requise pour limiter le réchauffement climatique à 2°C», explique l’Hydrogen Council, qui considère que l’hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures et 500.000 camions d’ici à 2030. Selon cette étude, la demande annuelle d’hydrogène pourrait globalement être multipliée par dix d’ici à 2050 et représenter 18% de la demande énergétique finale totale dans le scénario des 2°C. À cet horizon, l’hydrogène pourrait générer un chiffre d’affaires de 2500 milliards de dollars et créer plus de 30 millions d’emplois.

«Cette molécule est utilisée depuis longtemps dans l’industrie comme matière première. Air Liquide par exemple en fournit depuis 50 ans à des secteurs comme le raffinage, la chimie ou le domaine spatial. L’hydrogène est notamment le carburant de lancement de la fusée Ariane depuis des décennies», explique Erwin Penfornis. Mais son utilisation est très large. «L’hydrogène a la capacité d’alimenter tous les usages énergétiques comme le transport ou le chauffage», ajoute le spécialiste. C’est surtout dans les transports que son usage évolue. «L’hydrogène, stocké dans des réservoirs, est transformé en électricité grâce à une pile à combustible», explique-t-on chez Air Liquide.

 

De nombreux travaux sont menés pour produire de l’hydrogène plus « propre » à partir de méthane, de biomasse et de déchets. En effet, il est possible de faire fermenter des bioressources. Les gaz de fermentations sont récupérables et filtrables pour concentrer le méthane qui servira à produire l’hydrogène. Couplé à un mode de capture du CO2, les émissions seraient nulles. Des travaux sont menés en France sur cette technique.L’hydrogène peut également être produit par électrolyse de l’eau. En utilisant de l’électricité d’origine renouvelable, il est possible de produire de l’hydrogène décarboné. Des démonstrateurs sont en cours. D’autres solutions de stockage sont à l’étude. Au Canada, par exemple, un barrage hydraulique alimente un électrolyseur pour produire de l’hydrogène.L’hydrogène est aussi produit dans des process industriels : il s’agit de l’l’hydrogène « fatal » produit, par exemple, lors de la fabrication du chlore ou de l’ammmoniac. Faute de valorisation, cette hydrogène est aujourd’hui brûlé et donc perdu. « Rien qu’en Europe, il y a moyen de faire rouler 2 millions de véhicules de piles à hydrogène avec de l’hydrogène fatal ; en France, 330 000 véhicules ! », affirme Bertrand Chauvet, Responsable du marketing de SymbioFCell. Pourquoi ne pas le récupérer ?Mais finalement, la révolution de l’hydrogène proviendra peut-être de la croûte terrestre. Alors que l’on pensait que l’hydrogène n’existait pas pur à l’état naturel, à part dans des sources inexploitables découvertes en mer, IFP Energies nouvelles a mis en évidence des émanations naturelles continues d’hydrogène sur terre.

 

Hydrogène : quel avenir ?

Hydrogène : quel avenir ?

 Il est bien difficile de trouver des articles un peu objectifs sur les potentialités des différentes énergies qualifiées de nouvelles. En effet, la plupart du temps la littérature sur chaque source d’énergie est surtout le fait de lobbies qui vantent  les mérites des intérêts qu’ils représentent, c’est le cas du nucléaire évidemment mais tout autant par exemple du lobby du solaire, de l’éolienne ou encore de l’hydrogène. Un article intéressant émanant du blog cavainc.blogspot.com  essaye de faire le point sur le sujet, il évoque les potentialités mais souligne aussi toutes les difficultés qui restent à résoudre en matière de production, aujourd’hui encore trop polluantes et/ou  trop peu compétitives, aussi en matière de transport,  de stockage et ‘utilisation notamment les risques d’explosion.

 

« L’hydrogène apporte à l’électricité la souplesse d’utilisation qui lui fait défaut. En effet, si l’on sait produire de l’électricité de multiples façons, on ne sait pas la stocker efficacement. Les batteries sont coûteuses et n’offrent qu’une autonomie très limitée. L’hydrogène, lui, peut être stocké. Ainsi, avec une réserve d’hydrogène et une pile à combustible, il devient possible de produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand, sans être relié au réseau électrique. Grâce à l’hydrogène et à la pile à combustible, électricité et mobilité deviennent plus aisément compatibles.

Petit historique de l’hydrogène

C’est en 1766 que le chimiste britannique Henry Cavendish parvint à isoler une nouvelle substance gazeuse qui brûlait dans l’air, et qu’il appela pour cela “air inflammable”. Pour arriver à ses fins, il recueillit avec beaucoup de soins, dans des vessies de porc, le gaz produit par l’action de l’acide chlorhydrique sur le fer, le zinc, l’étain, et découvrit qu’au moment où le gaz s’échappait de la vessie il brûlait avec une même flamme bleue pour chacun des échantillons dès qu’on l’allumait.

L’hydrogène doit son nom au chimiste français Antoine-Laurent de Lavoisier, qui effectua peu de temps après en 1781 la synthèse de l’eau. En 1804 le Français Louis-Joseph Gay-Lussac et l’Allemand Alexander von Humboldt démontrèrent conjointement que l’eau est composée d’un volume d’oxygène pour deux volumes d’hydrogène, et c’est en 1839 que l’Anglais William R. Grove découvrît le principe de la pile à combustible : il s’agit d’une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène avec production simultanée d’électricité, de chaleur et d’eau.

Dans les années 1939-1953 l’Anglais Francis T. Bacon fît progresser les générateurs chimiques d’électricité, qui permirent la réalisation du premier prototype industriel de puissance, et à partir de 1960 la NASA utilisa la pile à combustible pour alimenter en électricité ses véhicules spatiaux (programmes Apollo et Gemini).

 

Une petite molécule pleine d’énergie

La molécule d’hydrogène que nous utilisons le plus couramment est composée de deux atomes d’hydrogène (H2). Incolore, inodore, non corrosive, cette molécule a l’avantage d’être particulièrement énergétique : la combustion de 1 kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence (soit 120 MJ/kg contre 45 MJ/kg pour l’essence). En revanche, comme l’hydrogène est le plus léger des éléments, il occupe, à poids égal, beaucoup plus de volume qu’un autre gaz. Ainsi, pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence, il faut 4,6 litres d’hydrogène comprimé à 700 bars. Ces volumes importants sont une contrainte pour le transport et le stockage sous forme gazeuse.

Comme de nombreux combustibles, l’hydrogène peut s’enflammer ou exploser au contact de l’air. Il doit donc être utilisé avec précaution. Mais la petitesse de ses molécules lui permet de diffuser très rapidement dans l’air (quatre fois plus vite que le gaz naturel), ce qui est un facteur positif pour la sécurité.

 

Une technologie d’avenir déjà ancienne

Le développement de la filière hydrogène repose en grande partie sur la technologie de la pile à combustible (PAC). Son principe n’est pas nouveau mais, s’il paraît simple, sa mise en œuvre est complexe et coûteuse, ce qui a interdit sa diffusion dans le grand public pendant longtemps. Aujourd’hui, des progrès ont été réalisés et les applications envisageables sont nombreuses.

Les enjeux sont immenses, notamment dans le cas des transports, aujourd’hui exclusivement dépendants des énergies fossiles non renouvelables et très polluantes. Des véhicules électriques alimentés par une pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène pourront remplacer avantageusement nos véhicules actuels : de nos voitures ne s’échappera plus que de l’eau ! Les constructeurs automobiles ont déployé depuis 2008 les premières applications de l’hydrogène dans les “flottes captives” : bus et véhicules utilitaires ont en effet un point de passage ou de stationnement obligé, ce qui facilite le ravitaillement. Les premières voitures particulières pourraient, quant à elles, commencer à pénétrer le marché entre 2010 et 2020.

Déjà, la micro-PAC produit les quelques watts nécessaires à l’alimentation d’appareils portables (téléphones, ordinateurs…), en multipliant par 5 leur autonomie par rapport aux systèmes actuels et permettant une recharge en un instant et n’importe où.

Les applications stationnaires d’une PAC capable de produire par exemple 1 MW sont également intéressantes. Elles pourraient être commercialisées à l’horizon 2010. Dans les habitations, l’hydrogène sera ainsi tout à la fois source de chaleur et d’électricité. Il permettra, de plus, d’alimenter en électricité les relais isolés qui ne peuvent être raccordés au réseau (sites montagneux, mer…).

Sur ce terrain, il peut devenir le parfait complément des énergies renouvelables. En effet, les énergies solaire ou éolienne ont l’inconvénient d’être intermittentes. Grâce à l’hydrogène, il devient possible de gérer ces aléas : en cas de surproduction, l’électricité excédentaire peut servir à produire de l’hydrogène ; lorsque la production est insuffisante, l’hydrogène peut à son tour être converti en électricité.

Les potentialités de ce gaz ne se limitent pas à la production d’électricité. Il peut également fournir de l’énergie par combustion. C’est déjà le cas dans le domaine spatial, où il sert à la propulsion des fusées. Il pourrait entrer également dans la composition de gaz de synthèse, ce qui permettrait d’obtenir des carburants plus énergétiques que les carburants actuels.

 

Présent partout… mais disponible nulle part

L’hydrogène est extrêmement abondant sur notre planète. Chaque molécule d’eau (H2O) en contient deux atomes. Or, l’eau couvre 70 % du globe terrestre. On trouve également de l’hydrogène dans les hydrocarbures qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène. De même la biomasse (organismes vivants, animaux ou végétaux) est donc une autre source potentielle d’hydrogène.

Mais bien qu’il soit l’élément le plus abondant de la planète, l’hydrogène n’existe pratiquement pas dans la nature à l’état pur. Il pourrait donc être converti en énergie de façon inépuisable… à condition de savoir le produire en quantité suffisante.

Il a heureusement l’avantage de pouvoir être produit à partir des trois grandes sources : fossile, nucléaire, biomasse. Mais pour être économiquement et écologiquement viable, sa production doit répondre à trois critères :

- la compétitivité : les coûts de production ne doivent pas être trop élevés

- le rendement énergétique : la production ne doit pas nécessiter trop d’énergie

- la propreté : le processus de fabrication doit être non polluant sous peine d’annuler l’un des principaux atouts de l’hydrogène.

Plusieurs méthodes sont aujourd’hui opérationnelles, mais aucune ne répond pour l’instant parfaitement à ces trois critères. Les coûts de production restent notamment très élevés, ce qui est un obstacle pour des utilisations massives. De nouvelles voies prometteuses sont en cours d’élaboration.

 

La production actuelle

Si l’hydrogène n’est quasiment pas utilisé dans le domaine de l’énergie, il est une des matières de base de l’industrie chimique et pétrochimique. Il est utilisé notamment pour la production d’ammoniac et de méthanol, pour le raffinage du pétrole ; il est également employé dans les secteurs de la métallurgie, de l’électronique, de la pharmacologie ainsi que dans le traitement de produits alimentaires. Pour couvrir ces besoins, 50 millions de tonnes d’hydrogène sont déjà produits chaque année. Mais si ces 50 millions de tonnes devaient servir à la production d’énergie, elles ne représenteraient que 1,5 % des besoins mondiaux d’énergie primaire. Utiliser l’hydrogène comme vecteur énergétique suppose donc d’augmenter énormément sa production.

La filière à Hydrogène pour les bus

 La filière à Hydrogène pour les  bus

Avec 6 bus hydrogène, l’opérateur Transdev va exploiter la première ligne de transport en commun à hydrogène en France entre les communes d’Auchel et de Bruay-la-Buissière, dans le Pas-de-Calais.

Le spécialiste français des transports annonce que son approvisionnement en hydrogène sera vert puisqu’il sera produit à partir d’énergies renouvelables opérées par GNVert, une filiale d’Engie. Transdev a plusieurs autres projets de réseaux de bus à hydrogène dans les cartons, dont un à Auxerre (Yonne) et un autre qui desservira l’aéroport de Toulouse-Blagnac (Haute-Garonne).

Aux Pays-Bas, Transdev a remporté plusieurs marchés, comme celui d’Eindhoven et le projet HWGO. La ville de Pau (Pyrénées-Atlantiques) s’apprête également à lancer son réseau, baptisé Fébus. Responsable de l’hydrogène chez Michelin, Valérie Bouillon-Delporte estime que le phénomène va s’accélérer dans les prochaines années, et rappelle que près de 400 bus à hydrogène doivent être mis en service cette année en Europe.

 

L’hydrogène : quel avenir ?

L’hydrogène : quel avenir ?

L’hydrogène est déjà utilisé dans des trains, des autocars, des automobiles ou même des scooters. L’hydrogène peut être utilisé dans le transport mais aussi comme moyen de chauffage. Ila question de la sécurité est de mieux en mieux prise en charge ;  se pose surcout le problème de sa compétitivité car produire de l’hydrogène coute cher. .Une voiture a hydrogène coute le double d’uen voiture purement électrique.  Il s’agit de questions techniques mais aussi d’économie d’échelle car l’hydrogène est utilisé aujourd’hui de manière très marginale.   La question est de savoir si cette filière peut prendre une dimension de masse voir éventuellement se substituer à la voiture purement électrique utilisant des batteries ( sources Natura sciences et  le Figaro).

 

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Il s’agit d’un corps simple, gazeux, qui entre notamment dans la composition de l’eau. «Chaque molécule d’eau est le fruit de la combinaison entre 1 atome d’oxygène et 2 atomes d’hydrogène. On trouve aussi de l’hydrogène dans les hydrocarbures (pétrole et gaz) qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène», explique l’IFP énergie nouvelle (IFPEN), sur son site. L’hydrogène n’est pas une source d’énergie directe mais plutôt un vecteur énergétique. Dans les transports il est par exemple utilisé dans une pile à combustible pour générer de l’énergie.

 

L’hydrogène n’existe pas à l’état pur. Pour le produire, il faut utiliser des procédés chimiques pour séparer l’hydrogène des éléments auxquels il est associé. Il faut pour cela une source d’hydrogène et une source d’énergie. L’hydrogène peut ainsi être fabriqué par «vaporeformage de gaz naturel, électrolyse de l’eau, gazéification et pyrolyse de la biomasse, décomposition thermochimique ou photochimique de l’eau, production biologique à partir d’algues ou de bactéries», énumère l’Ademe,

Avant d’utiliser l’hydrogène, il faut le produire. Et c’est là que le bât blesse ! Il est aujourd’hui synthétisé à hauteur de 95 % à partir d’énergies fossiles. Pour ce faire, il faut beaucoup d’énergie et les émissions de CO2 sont importantes. Les techniques les plus utilisées sont le reformage, le vaporeformage et la gazéification. Une transition est donc à effectuer vers des modes de productions plus « propres ».

Replacer le pétrole et le gaz par l’hydrogène ne présente un intérêt que lorsqu’on peut le produire de façon décarbonée. Air Liquide a mis en place l’initiative Blue Hydrogen afin que 50 % de ses applications d’hydrogène énergie soient couvertes par des moyens bas carbone ou zéro carbone d’ici 2020. « On essaye de trouver le juste compromis entre faible teneur carbone et les contraintes économiques acceptables pour l’ensemble des applications », affirme Jean-Baptiste Mossa.

De nombreux travaux sont menés pour produire de l’hydrogène plus « propre » à partir de méthane, de biomasse et de déchets. En effet, il est possible de faire fermenter des bioressources. Les gaz de fermentations sont récupérables et filtrables pour concentrer le méthane qui servira à produire l’hydrogène. Couplé à un mode de capture du CO2, les émissions seraient nulles. Des travaux sont menés en France sur cette technique.L’hydrogène peut également être produit par électrolyse de l’eau. En utilisant de l’électricité d’origine renouvelable, il est possible de produire de l’hydrogène décarboné. Des démonstrateurs sont en cours. D’autres solutions de stockage sont à l’étude. Au Canada, par exemple, un barrage hydraulique alimente un électrolyseur pour produire de l’hydrogène.L’hydrogène est aussi produit dans des process industriels : il s’agit de l’l’hydrogène « fatal » produit, par exemple, lors de la fabrication du chlore ou de l’ammmoniac. Faute de valorisation, cette hydrogène est aujourd’hui brûlé et donc perdu. « Rien qu’en Europe, il y a moyen de faire rouler 2 millions de véhicules de piles à hydrogène avec de l’hydrogène fatal ; en France, 330 000 véhicules ! », affirme Bertrand Chauvet, Responsable du marketing de SymbioFCell. Pourquoi ne pas le récupérer ?Mais finalement, la révolution de l’hydrogène proviendra peut-être de la croûte terrestre. Alors que l’on pensait que l’hydrogène n’existait pas pur à l’état naturel, à part dans des sources inexploitables découvertes en mer, IFP Energies nouvelles a mis en évidence des émanations naturelles continues d’hydrogène sur terre.

Comme le précise l’IFPEN, «la molécule d’hydrogène, composée de deux atomes d’hydrogène, est particulièrement énergétique: 1 kg d’hydrogène libère environ trois fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence». De plus, l’hydrogène, lorsqu’il est produit à partir de ressources renouvelables, est considéré comme non polluant. «Les rejets d’un véhicule à hydrogène sont composés uniquement d’eau. Il n’y a aucune émission de particule nocive ou de Co²», affirme Erwin Penfornis, directeur du marché hydrogène chez Air Liquide. Autre avantage selon le spécialiste: «Avec l’hydrogène, il y a plus d’autonomie et c’est plus rapide à recharger. Il faut compter un temps de recharge d’environ 3 minutes dans une station de remplissage».

 

L’hydrogène est aussi considéré comme un moyen durable de stocker de l’énergie. «On peut stocker les surplus d’énergies renouvelables pour pouvoir les réutiliser plus tard, ce qui n’est pas possible avec l’électricité. C’est un enjeu énorme permettant d’intégrer plus de renouvelable dans la consommation énergétique», assure Erwin Penfornis. «Des pays comme le Japon ont compris qu’ils allaient avoir besoin de ce vecteur énergétique qui peut être produit ailleurs, stocké et transporté par navire, camion ou par pipeline. C’est pour cela que le Japon est le pays le plus avancé dans ce secteur de l’hydrogène», explique-t-on chez Air Liquide. Le groupe a d’ailleurs annoncé l’an dernier la création d’une société commune avec 10 entreprises japonaises pour accélérer le développement du réseau de stations de recharge d’hydrogène dans l’archipel. Objectif: construire un réseau de 320 stations d’ici 2025, et 900 d’ici 2030.

 

Pour le moment, la consommation mondiale d’hydrogène reste encore faible: environ 56 millions de tonnes, soit moins de 2% de la consommation mondiale d’énergie. Mais d’après une étude réalisée par le Hydrogen Council avec McKinsey, l’hydrogène pourrait représenter près d’un cinquième de l’énergie totale consommée à l’horizon 2050. «Cela permettrait de contribuer à hauteur de 20% à la diminution requise pour limiter le réchauffement climatique à 2°C», explique l’Hydrogen Council, qui considère que l’hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures et 500.000 camions d’ici à 2030. Selon cette étude, la demande annuelle d’hydrogène pourrait globalement être multipliée par dix d’ici à 2050 et représenter 18% de la demande énergétique finale totale dans le scénario des 2°C. À cet horizon, l’hydrogène pourrait générer un chiffre d’affaires de 2500 milliards de dollars et créer plus de 30 millions d’emplois.

«Cette molécule est utilisée depuis longtemps dans l’industrie comme matière première. Air Liquide par exemple en fournit depuis 50 ans à des secteurs comme le raffinage, la chimie ou le domaine spatial. L’hydrogène est notamment le carburant de lancement de la fusée Ariane depuis des décennies», explique Erwin Penfornis. Mais son utilisation est très large. «L’hydrogène a la capacité d’alimenter tous les usages énergétiques comme le transport ou le chauffage», ajoute le spécialiste.

 

 

C’est surtout dans les transports que son usage évolue. «L’hydrogène, stocké dans des réservoirs, est transformé en électricité grâce à une pile à combustible», explique-t-on chez Air Liquide.

 

Filière hydrogène : l’avenir ?

Filière hydrogène : l’avenir ?

Ce que pense evidemment l’Association française de l’hydrogène et de la pile à combustible (AFHYPAC), qui organisait son assemblée générale ce 12 décembre, mais, aussi les gilets jaunes qui demandaient la « Fin du CICE. Utilisation de cet argent pour le lancement d’une industrie française de la voiture à hydrogène qui est véritablement écologique, contrairement à la voiture électrique. » Il est bien difficile de trouver des articles un peu objectifs sur les potentialités des différentes énergies qualifiées de nouvelles. En effet, la plupart du temps la littérature sur chaque source d’énergie est surtout le fait de lobbies qui vantent  les mérites des intérêts qu’ils représentent, c’est le cas du nucléaire évidemment mais tout autant par exemple du lobby du solaire, de l’éolienne ou encore de l’hydrogène. Un article intéressant émanant du blog cavainc.blogspot.com  essaye de faire le point sur le sujet, il évoque les potentialités mais souligne aussi toutes les difficultés qui restent à résoudre en matière de production, aujourd’hui encore trop polluantes et/ou  trop peu compétitives, aussi en matière de transport,  de stockage et ‘utilisation notamment les risques d’explosion.

 

« L’hydrogène apporte à l’électricité la souplesse d’utilisation qui lui fait défaut. En effet, si l’on sait produire de l’électricité de multiples façons, on ne sait pas la stocker efficacement. Les batteries sont coûteuses et n’offrent qu’une autonomie très limitée. L’hydrogène, lui, peut être stocké. Ainsi, avec une réserve d’hydrogène et une pile à combustible, il devient possible de produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand, sans être relié au réseau électrique. Grâce à l’hydrogène et à la pile à combustible, électricité et mobilité deviennent plus aisément compatibles.

Petit historique de l’hydrogène

C’est en 1766 que le chimiste britannique Henry Cavendish parvint à isoler une nouvelle substance gazeuse qui brûlait dans l’air, et qu’il appela pour cela “air inflammable”. Pour arriver à ses fins, il recueillit avec beaucoup de soins, dans des vessies de porc, le gaz produit par l’action de l’acide chlorhydrique sur le fer, le zinc, l’étain, et découvrit qu’au moment où le gaz s’échappait de la vessie il brûlait avec une même flamme bleue pour chacun des échantillons dès qu’on l’allumait.

L’hydrogène doit son nom au chimiste français Antoine-Laurent de Lavoisier, qui effectua peu de temps après en 1781 la synthèse de l’eau. En 1804 le Français Louis-Joseph Gay-Lussac et l’Allemand Alexander von Humboldt démontrèrent conjointement que l’eau est composée d’un volume d’oxygène pour deux volumes d’hydrogène, et c’est en 1839 que l’Anglais William R. Grove découvrît le principe de la pile à combustible : il s’agit d’une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène avec production simultanée d’électricité, de chaleur et d’eau.

Dans les années 1939-1953 l’Anglais Francis T. Bacon fît progresser les générateurs chimiques d’électricité, qui permirent la réalisation du premier prototype industriel de puissance, et à partir de 1960 la NASA utilisa la pile à combustible pour alimenter en électricité ses véhicules spatiaux (programmes Apollo et Gemini).

 

Une petite molécule pleine d’énergie

La molécule d’hydrogène que nous utilisons le plus couramment est composée de deux atomes d’hydrogène (H2). Incolore, inodore, non corrosive, cette molécule a l’avantage d’être particulièrement énergétique : la combustion de 1 kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence (soit 120 MJ/kg contre 45 MJ/kg pour l’essence). En revanche, comme l’hydrogène est le plus léger des éléments, il occupe, à poids égal, beaucoup plus de volume qu’un autre gaz. Ainsi, pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence, il faut 4,6 litres d’hydrogène comprimé à 700 bars. Ces volumes importants sont une contrainte pour le transport et le stockage sous forme gazeuse.

Comme de nombreux combustibles, l’hydrogène peut s’enflammer ou exploser au contact de l’air. Il doit donc être utilisé avec précaution. Mais la petitesse de ses molécules lui permet de diffuser très rapidement dans l’air (quatre fois plus vite que le gaz naturel), ce qui est un facteur positif pour la sécurité.

 

Une technologie d’avenir déjà ancienne

Le développement de la filière hydrogène repose en grande partie sur la technologie de la pile à combustible (PAC). Son principe n’est pas nouveau mais, s’il paraît simple, sa mise en œuvre est complexe et coûteuse, ce qui a interdit sa diffusion dans le grand public pendant longtemps. Aujourd’hui, des progrès ont été réalisés et les applications envisageables sont nombreuses.

Les enjeux sont immenses, notamment dans le cas des transports, aujourd’hui exclusivement dépendants des énergies fossiles non renouvelables et très polluantes. Des véhicules électriques alimentés par une pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène pourront remplacer avantageusement nos véhicules actuels : de nos voitures ne s’échappera plus que de l’eau ! Les constructeurs automobiles ont déployé depuis 2008 les premières applications de l’hydrogène dans les “flottes captives” : bus et véhicules utilitaires ont en effet un point de passage ou de stationnement obligé, ce qui facilite le ravitaillement. Les premières voitures particulières pourraient, quant à elles, commencer à pénétrer le marché entre 2010 et 2020.

Déjà, la micro-PAC produit les quelques watts nécessaires à l’alimentation d’appareils portables (téléphones, ordinateurs…), en multipliant par 5 leur autonomie par rapport aux systèmes actuels et permettant une recharge en un instant et n’importe où.

Les applications stationnaires d’une PAC capable de produire par exemple 1 MW sont également intéressantes. Elles pourraient être commercialisées à l’horizon 2010. Dans les habitations, l’hydrogène sera ainsi tout à la fois source de chaleur et d’électricité. Il permettra, de plus, d’alimenter en électricité les relais isolés qui ne peuvent être raccordés au réseau (sites montagneux, mer…).

Sur ce terrain, il peut devenir le parfait complément des énergies renouvelables. En effet, les énergies solaire ou éolienne ont l’inconvénient d’être intermittentes. Grâce à l’hydrogène, il devient possible de gérer ces aléas : en cas de surproduction, l’électricité excédentaire peut servir à produire de l’hydrogène ; lorsque la production est insuffisante, l’hydrogène peut à son tour être converti en électricité.

Les potentialités de ce gaz ne se limitent pas à la production d’électricité. Il peut également fournir de l’énergie par combustion. C’est déjà le cas dans le domaine spatial, où il sert à la propulsion des fusées. Il pourrait entrer également dans la composition de gaz de synthèse, ce qui permettrait d’obtenir des carburants plus énergétiques que les carburants actuels.

 

Présent partout… mais disponible nulle part

L’hydrogène est extrêmement abondant sur notre planète. Chaque molécule d’eau (H2O) en contient deux atomes. Or, l’eau couvre 70 % du globe terrestre. On trouve également de l’hydrogène dans les hydrocarbures qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène. De même la biomasse (organismes vivants, animaux ou végétaux) est donc une autre source potentielle d’hydrogène.

Mais bien qu’il soit l’élément le plus abondant de la planète, l’hydrogène n’existe pratiquement pas dans la nature à l’état pur. Il pourrait donc être converti en énergie de façon inépuisable… à condition de savoir le produire en quantité suffisante.

Il a heureusement l’avantage de pouvoir être produit à partir des trois grandes sources : fossile, nucléaire, biomasse. Mais pour être économiquement et écologiquement viable, sa production doit répondre à trois critères :

- la compétitivité : les coûts de production ne doivent pas être trop élevés

- le rendement énergétique : la production ne doit pas nécessiter trop d’énergie

- la propreté : le processus de fabrication doit être non polluant sous peine d’annuler l’un des principaux atouts de l’hydrogène.

Plusieurs méthodes sont aujourd’hui opérationnelles, mais aucune ne répond pour l’instant parfaitement à ces trois critères. Les coûts de production restent notamment très élevés, ce qui est un obstacle pour des utilisations massives. De nouvelles voies prometteuses sont en cours d’élaboration.

 

La production actuelle

Si l’hydrogène n’est quasiment pas utilisé dans le domaine de l’énergie, il est une des matières de base de l’industrie chimique et pétrochimique. Il est utilisé notamment pour la production d’ammoniac et de méthanol, pour le raffinage du pétrole ; il est également employé dans les secteurs de la métallurgie, de l’électronique, de la pharmacologie ainsi que dans le traitement de produits alimentaires. Pour couvrir ces besoins, 50 millions de tonnes d’hydrogène sont déjà produits chaque année. Mais si ces 50 millions de tonnes devaient servir à la production d’énergie, elles ne représenteraient que 1,5 % des besoins mondiaux d’énergie primaire. Utiliser l’hydrogène comme vecteur énergétique suppose donc d’augmenter énormément sa production.

 

Production d’hydrogène à partir des énergies fossiles

Aujourd’hui, 95 % de l’hydrogène est produit à partir des combustibles fossiles par reformage : cette réaction chimique casse les molécules d’hydrocarbures sous l’action de la chaleur pour en libérer l’hydrogène. Le vaporeformage du gaz naturel est le procédé le plus courant : le gaz naturel est exposé à de la vapeur d’eau très chaude, et libère ainsi l’hydrogène qu’il contient.

Mais la production d’hydrogène par reformage a l’inconvénient de rejeter du gaz carbonique (CO2) dans l’atmosphère, principal responsable de l’effet de serre. Pour éviter cela, la production d’hydrogène à partir de combustibles fossiles supposerait donc d’emprisonner le gaz carbonique par des techniques qui doivent faire l’objet de développements (on envisage, par exemple, de réinjecter le gaz carbonique dans les puits de pétrole épuisés).

L’hydrogène produit à partir du gaz naturel est le procédé le moins cher. Mais son prix de revient reste le triple de celui du gaz naturel. Comme ce mode de production est polluant et que les ressources en énergies fossiles sont appelées à décroître, diversifier les modes de production s’avère indispensable.

 

Production de l’hydrogène par décomposition de l’eau

Une voie possible consiste à dissocier les atomes d’oxygène et d’hydrogène combinés dans les molécules d’eau (selon la réaction H2O —> H2 + 1/2 O2). Cette solution est la plus intéressante en termes d’émission de gaz à effet de serre…

à condition toutefois d’opérer cette dissociation à partir de sources d’énergie elles-mêmes non émettrices de CO2.

Parmi les procédés envisageables, deux sont actuellement à l’étude : l’électrolyse et la dissociation de la molécule d’eau par cycles thermochimiques.

L’électrolyse permet de décomposer chimiquement l’eau en oxygène et hydrogène sous l’action d’un courant électrique. La production d’hydrogène par électrolyse peut se faire dans de petites unités réparties sur le territoire national. Pour être rentable, ce procédé exige de pouvoir disposer de courant électrique à très faible coût. Actuellement, la production d’hydrogène par électrolyse coûte 3 à 4 fois plus cher que la production par reformage du gaz naturel. Elle souffre de plus d’un mauvais rendement global. L’électrolyse à haute température, qui est une amélioration de l’électrolyse classique, permettrait d’obtenir de meilleurs rendements.

L’autre procédé de décomposition de la molécule d’eau par cycles thermochimiques permet d’opérer la dissociation de la molécule à des températures de l’ordre de 800° à 1000 °C. De telles températures pourraient être obtenues par le biais de réacteurs nucléaires à haute température de nouvelle génération, actuellement à l’étude, ou de centrales solaires.

 

Production directe à partir de la biomasse

La biomasse est une source de production d’hydrogène potentiellement très importante. Elle est constituée de tous les végétaux (bois, paille, etc.) qui se renouvellent à la surface de la Terre. L’hydrogène est produit par gazéification, laquelle permet l’obtention d’un gaz de synthèse (CO + H2). Après purification, celui-ci donne de l’hydrogène. Cette solution est attrayante car la quantité de CO2 émise au cours de la conversion de la biomasse en hydrogène est à peu près équivalente à celle qu’absorbent les plantes au cours de leur croissance ; l’écobilan est donc nul.

Un jour, il sera peut-être possible de produire de l’hydrogène à partir de bactéries et de micro-algues. On a en effet découvert récemment que certains de ces organismes avaient la particularité de produire de l’hydrogène sous l’action de la lumière. Mais ce procédé n’en est aujourd’hui qu’au stade du laboratoire.

Pour que l’hydrogène puisse réellement devenir le vecteur énergétique de demain, il faut qu’il soit disponible à tout moment et en tout point du territoire. Mettre au point des modes de transport, de stockage et de distribution efficaces représente donc un enjeu crucial.

 

Les réseaux de distribution

Dans les schémas actuels, la logique de distribution industrielle est en général la suivante : l’hydrogène est produit dans des unités centralisées, puis utilisé sur site ou transporté par gazoducs. Ce transport permet de connecter les principales sources de production aux principaux points de son utilisation.

Des réseaux de distribution d’hydrogène par gazoducs existent déjà dans différents pays pour approvisionner les industries chimiques et pétrochimiques (environ 1 050 km en France, en Allemagne et au Bénélux sont exploités par Air Liquide). La réalisation de ces infrastructures industrielles démontre que l’on dispose d’une bonne maîtrise de la génération et du transport d’hydrogène. Un bémol cependant : le coût du transport est environ 50 % plus élevé que celui du gaz naturel et une unité de volume d’hydrogène transporte trois fois moins d’énergie qu’une unité de volume de gaz naturel.

Pour distribuer l’hydrogène, des infrastructures de ravitaillement devront être développées.

La mise au point de stations-service ne semble pas poser de problèmes techniques particuliers. Une quarantaine de stations pilotes existent d’ailleurs déjà dans le monde, en particulier aux États-Unis, au Japon, en Allemagne et en Islande. Il faudra cependant du temps pour que ces stations-service couvrent tout le territoire, ce qui risque de freiner le développement de l’hydrogène dans les transports.

Pour pallier cette difficulté, certains constructeurs automobiles envisagent d’utiliser, plutôt que l’hydrogène lui-même, des carburants qui en contiennent. Dans ce cas, l’étape de reformage a lieu à bord du véhicule. L’intérêt du procédé est alors réduit puisque le reformage produit du dioxyde de carbone, principal responsable de l’effet de serre.

 

Le stockage de l’hydrogène

Concevoir des réservoirs à la fois compacts, légers, sûrs et peu coûteux est déterminant puisque c’est précisément cette possibilité de stockage qui rend l’hydrogène particulièrement attractif par rapport à l’électricité.

 

Stockage sous forme liquide

Conditionner l’hydrogène sous forme liquide est une solution a priori attrayante. C’est d’ailleurs sous cette forme qu’il est utilisé dans le domaine spatial. Mais c’est, après l’hélium, le gaz le plus difficile à liquéfier. Cette solution entraîne une dépense énergétique importante et des coûts élevés qui rendent son application plus difficile pour le grand public.

 

Stockage gazeux sous haute pression

Le conditionnement sous forme gazeuse est une option prometteuse. Les contraintes sont toutefois nombreuses.

Léger et volumineux, un tel gaz doit être comprimé au maximum pour réduire l’encombrement des réservoirs. Des progrès ont été faits : de 200 bars, pression des bouteilles distribuées dans l’industrie, la pression est passée à 350 bars aujourd’hui, et les développements concernent maintenant des réservoirs pouvant résister à des pressions de 700 bars. Mais cette compression a un coût. De plus, même comprimés à 700 bars, 4,6 litres d’hydrogène sont encore nécessaires pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence.

Le risque de fuite gazeuse doit également être pris en considération compte tenu du caractère inflammable et explosif de ce gaz dans certaines conditions. Or, en raison de la petite taille de sa molécule, l’hydrogène est capable de traverser de nombreux matériaux, y compris certains métaux. Il en fragilise, de plus, certains en les rendant cassants.

L’étude du stockage haute pression consiste donc, pour l’essentiel, à éprouver la résistance des matériaux à l’hydrogène sous pression. Ces matériaux doivent être résistants mais relativement légers (mobilité oblige). Les réservoirs métalliques, utilisés actuellement, se révèlent encore coûteux et lourds au regard de la quantité de gaz qu’ils peuvent emporter. Des réservoirs non plus métalliques mais en matériaux polymères sont en cours d’élaboration pour répondre à ces contraintes.

 

Stockage sous basse pression

Une autre solution consisterait à stocker l’hydrogène dans certains matériaux carbonés ou dans certains alliages métalliques capables d’absorber l’hydrogène et de le restituer lorsque cela est nécessaire. Ce mode de stockage fait actuellement l’objet de nombreuses études.

 

Les différentes filières technologiques

Il existe plusieurs types de piles à combustible qui se différencient par leur électrolyte. Ce dernier définit la température de fonctionnement de la pile et, de fait, son application. Il y a aujourd’hui deux obstacles majeurs au développement des applications commerciales des piles : des difficultés d’ordre technologique (compacité insuffisante, usure des matériaux trop rapide, rendements énergétiques perfectibles) et les coûts de fabrication.

Actuellement, les recherches visent à diminuer les coûts tout en améliorant les performances. Elles tournent principalement autour de deux familles de piles à électrolytes solides.

• La pile à membrane échangeuse de protons P.E.M.F.C. (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) fonctionne à 80°C avec un électrolyte en polymère. C’est la plus prometteuse pour les transports. Les prototypes actuels pour les automobiles reviennent à 7 600 euros/kW. L’enjeu des recherches est de faire passer leur coût en dessous de 50 euros/kW.

Une variante, la pile à méthanol direct D.M.F.C. (Direct Methanol Membrane Fuel Cell) ou à éthanol direct D.E.F.C. (Direct Ethanol Membrane Fuel Cell), consomme directement l’hydrogène contenu dans l’alcool. Très compacte, elle est promise à l’alimentation de la micro-électronique et de l’outillage portatif.

• La pile à oxyde solide S.O.F.C. (Solid Oxide Fuel Cell), est séduisante pour les applications stationnaires, car sa température de fonctionnement très élevée (de l’ordre de 800°C) permet d’utiliser directement le gaz naturel sans reformage. De plus, la chaleur résiduelle peut être exploitée à son tour directement, ou servir à produire de l’électricité par le biais d’une turbine à gaz. Dans ce cas, le rendement global pourrait atteindre 80%.

 

L’hydrogène en toute sécurité

Bien que couramment utilisé dans l’industrie, l’hydrogène est souvent considéré comme un gaz dangereux. Cette image est essentiellement liée à l’accident du ballon dirigeable Hindenburg en 1937, même si nous savons aujourd’hui que la cause réelle de l’incendie n’était pas liée à l’hydrogène, mais à la nature extrêmement inflammable du vernis qui recouvrait l’enveloppe.

Au début du XXe siècle, l’hydrogène était utilisé couramment par le grand public dans le gaz de ville. Si ce mélange d’hydrogène et d’oxyde de carbone a été délaissé, c’est en raison de l’extrême toxicité de l’oxyde de carbone et non à cause de l’hydrogène.

Certes, l’hydrogène doit être utilisé avec précaution, mais il n’est pas plus dangereux que le gaz naturel : les risques sont simplement différents. Pour assurer une utilisation de l’hydrogène en toute sécurité, il faut essentiellement éviter tout risque de fuite, car l’hydrogène est inflammable et explosif, et toute situation de confinement peut s’avérer dangereuse. Ceci suppose l’utilisation de dispositifs de sécurité adéquats (ventilateurs, détecteurs…). De nombreuses études sont menées à chaque étape de la filière pour pallier ces risques. Le C.E.A. effectue, par exemple, des tests d’éclatement de chute et de perforation sur les réservoirs haute pression qu’il met au point.

Il est important de définir également des règles d’utilisation communes. La mise en place d’une économie hydrogène ne pourra se faire sans une harmonisation des normes et des réglementations au niveau européen et international. En 1990, l’International Standard Organisation (ISO), organisation internationale de normalisation, a ainsi créé un comité technique pour élaborer des normes dans le domaine de la production, du stockage, du transport et des diverses applications de l’hydrogène ; à titre d’exemple, le projet européen E.I.H.P. (European Integrated Hydrogen Project) émet des propositions de réglementation pour les véhicules à hydrogène et les infrastructures de distribution.

 

Inépuisable, respectueux de l’environnement, souple dans son utilisation, l’hydrogène offre de nombreux avantages. Combiné à l’électricité, il devrait permettre de satisfaire les principaux besoins en énergie de l’homme. Face à la pénurie des énergies fossiles qui se profile, l’intérêt de la filière hydrogène est incontestable. Mais avant que l’hydrogène n’entre dans notre vie quotidienne, des progrès doivent être faits à chaque étape de la filière : production, transport, stockage, utilisation.

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La SNCF : l’hydrogène d’ici 2035, si la société existe encore !

La SNCF : l’hydrogène d’ici 2035, si la société existe encore !

 

 

 

Jamais sans doute un patron de la SNCF n’aura été aussi bavard dans les médias. Guillaume Pepy a toujours quelque chose à annoncer, c’est le champion de la communication mais pas forcément de la gestion. Pour preuve,  l’état lamentable de l’entreprise où il occupe des fonctions de direction depuis maintenant une vingtaine d’années. Pour l’ancien énarque,  le faire savoir et plus important que le savoir-faire. Une tendance générale à la SNCF au nombre d’énarques ont pris la place de nombreux d’ingénieurs x-mines. Certes ces derniers n’étaient pas toujours de grands experts en matière de gestion mais techniquement il savait au moins de quoi il parlait. Avec l’ENA,  c’est la double punition : incompétence technique et incompétence en matière de management et de gestion. Pepy des trains à l’hydrogène sur les lignes secondaires ou transversales qui auront disparu d’ici 20 ans. Faut-il aussi rappeler à la direction de la SNCF qu’elle fait aussi circuler des trains diesels sur les lignes électrifiés cela au nom d’économies. Des économies qui se font sur une sur une théorie économique complètement obsolète qui consiste à se priver d’activité selon une théorie vieille de plus de 50 ans qui conduit progressivement au réseau noyau qui ne desservira que les grandes villes. Pourtant le patron de la SNCF annonce la mise en service de train à propulsion hydrogène d’ici 2030 au lieu de 2050. La question qu’il faut se poser c’est de savoir si c’est train à hydrogène seront encore nécessaires pour se substituer au diesel sur le réseau secondaire «  Il faut qu’on arrive à sortir du diesel ferroviaire non pas en 2050 comme ça a été prévu mais en 2030-2035  », a déclaré le directeur général de la SNCF. Si la majorité du trafic du groupe ferroviaire transite aujourd’hui par des voies électrifiées, les locomotives diesel représentent encore environ 20 % du parc de la société. «  Chaque jour, 25 % des trains qui circulent sont à traction diesel  », a précisé le dirigeant. Des trains qui le plus souvent desservent des lignes aujourd’hui très menacées. Il faudrait aussi parler des questions techniques car la filière hydrogène est encore loin d’être opérationnelle. Il faudra sans doute encore 30 ou 40 ans d’après les experts pour la maîtriser complètement. En outre,  le bilan énergétique et écologique est loin d’être évident en raison précisément des conditions de production de l’hydrogène. Dernière question, accessoire sans doute, qui va payer car la question de l’endettement de la SNCF est loin d’avoir été traitée entièrement. En l’état actuel des résultats de la SNCF, le financement sera exclusivement l’emprunt !

Les vertus de l’hydrogène (Yann Laval)

Les vertus de l’hydrogène (Yann Laval)  

 

 

Yann Laval, Manager chez IAC Partners, cabinet de conseil en stratégie, souligne les vertus de l’hydrogène comme alternative aux énergies fossiles. Un point de vue intéressant même sil minimise la question de la compétitivité de l’hydrogène et son danger pour l’utilisation par des particuliers.

 

 

« Comparée au charbon et au pétrole, l’électricité produite par les énergies renouvelables est limitée en termes de sociabilité, transportabilité et usabilité, ce qui freine en partie la transition amorcée vers les énergies décarbonées.

L’hydrogène comme vecteur énergétique apparaît aujourd’hui comme l’élément manquant sur la chaîne de valeur, qui, combiné avec d’autres technologies, pourrait faire de la transition énergétique une RÉVOLUTION énergétique.

L’investissement des pays industrialisés dans la filière hydrogène est révélateur de cette tendance (850 M$ investis annuellement par les gouvernements). L’Europe bien que bien placée à l’international, doit renforcer ses investissements dans les infrastructures de production et de transport ainsi que dans le développement de technologies permettant de converger vers des coûts comparables à l’électrique ou au pétrole, grâce aux économies d’échelles.

Pour schématiser, notre modèle énergétique actuel est construit sur une extraction de ressources fossiles de plus en plus rares détenues par un nombre très limité de pays et nécessitant un long acheminement à travers le monde jusqu’à des installations complexes pilotables de manière centralisée.

La transition énergétique vers les énergies renouvelables permet d’alimenter de petites installations locales à partir de ressources elles aussi locales, dont le coût ne dépend d’aucune stratégie ou contexte géopolitique mais dont la disponibilité peut varier en fonction des conditions climatiques (pour le solaire et l’éolien en particulier).

Dans la production, le problème principal ne réside pas dans le fait que le système actuel soit centralisé mais dans le fait que les grandes installations électriques émettent de grandes quantités de CO2.

La réussite de la transition énergétique dépend alors de l’intégration de ces systèmes énergétiques renouvelables et décentralisés.

Le scénario le plus prometteur apparait être un système hybride où coexisteraient un réseau centralisé et des boucles locales de tailles diverses où l’hydrogène aura tout son rôle à jouer :

  • - un moyen stable de stockage sous forme gazeuse afin de pallier à l’intermittence des énergies renouvelables ;
  • - un vecteur de transport d’énergie permettant soit de s’affranchir du réseau électrique dans certaines zones non desservies, soit de bénéficier d’un tampon pour réguler les variations de demande du réseau. Dans la mobilité, les évolutions technologiques de la batterie lui ont permis d’augmenter ses performances et ainsi être intégrée par l’ensemble des constructeurs automobiles dans leurs gammes.

La batterie souffre néanmoins d’inconvénients majeurs pour en faire la seule solution de substitutions aux énergies fossiles :

  • - le poids, qui la rend incompatible avec les véhicules de transport de charge lourde ;
  • - la durée de charge (40 minutes en charge rapide jusqu’à une demi-journée en charge domestique) et la faible autonomie (les batteries électriques se déchargent rapidement) ;
  • - le cout élevé, même si les premiers déploiements permettent de premières économies d’échelle ;
  • - la nécessité de mise en place d’un nouveau réseau d’alimentation sur le territoire ;
  • - mais surtout un problème de puissance installée des réseaux.

Ici aussi, les solutions électriques à hydrogène n’entrent pas en compétition avec les véhicules électriques à batterie, mais viendraient plutôt en complément de l’offre déjà existante : les deux technologies présentent des caractéristiques qui les rendent complémentaires.

La plus faible densité énergétique des batteries les rend plus adaptées à la conduite urbaine tandis que l’hydrogène, avec une meilleure densité énergétique convient mieux aux grandes distances et aux véhicules plus lourds. Le marché devrait donc se développer en priorité dans ce dernier segment, notamment dans les transports publics.

La généralisation de l’hydrogène comme principal vecteur énergétique ne représente pas seulement un défi technologique et industriel mais aussi et surtout un défi politique et social. La position qu’occupera l’hydrogène, d’ici 25 à 30 ans, dans notre paysage énergétique dépend de la volonté du pouvoir politique.

La politique active de l’Allemagne porte sur différentes applications allant de la voiture aux transports publics en passant par l’énergie. La France a présenté le 1er juin 2018 son Plan de Déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique avec pour objectif d’accélérer les premiers déploiements industriels de l’hydrogène décarboné pour en faire un pilier de la transition énergétique à moyen terme.

L’Europe, jusqu’ici majoritairement favorable aux batteries, prend conscience de la valeur de l’hydrogène dans la transition énergétique. Les états membres doivent maintenant aller au-delà des initiatives nationales et s’engager ensemble vers l’hydrogène, catalyseur de la transition vers un système énergétique décarboné. »

 

Hydrogène : la solution ?

Hydrogène : la solution ?

 

 

Il est bien difficile de trouver des articles un peu objectifs sur les potentialités des différentes énergies qualifiées de nouvelles. En effet, la plupart du temps la littérature sur chaque source d’énergie est surtout le fait de lobbies qui vantent  les mérites des intérêts qu’ils représentent, c’est le cas du nucléaire évidemment mais tout autant par exemple du lobby du solaire, de l’éolienne ou encore de l’hydrogène. Un article intéressant émanant du blog cavainc.blogspot.com  essaye de faire le point sur le sujet, il évoque les potentialités mais souligne aussi toutes les difficultés qui restent à résoudre en matière de production, aujourd’hui encore trop polluantes et/ou  trop peu compétitives, aussi en matière de transport,  de stockage et ‘utilisation notamment les risques d’explosion.

 

« L’hydrogène apporte à l’électricité la souplesse d’utilisation qui lui fait défaut. En effet, si l’on sait produire de l’électricité de multiples façons, on ne sait pas la stocker efficacement. Les batteries sont coûteuses et n’offrent qu’une autonomie très limitée. L’hydrogène, lui, peut être stocké. Ainsi, avec une réserve d’hydrogène et une pile à combustible, il devient possible de produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand, sans être relié au réseau électrique. Grâce à l’hydrogène et à la pile à combustible, électricité et mobilité deviennent plus aisément compatibles.

Petit historique de l’hydrogène

C’est en 1766 que le chimiste britannique Henry Cavendish parvint à isoler une nouvelle substance gazeuse qui brûlait dans l’air, et qu’il appela pour cela “air inflammable”. Pour arriver à ses fins, il recueillit avec beaucoup de soins, dans des vessies de porc, le gaz produit par l’action de l’acide chlorhydrique sur le fer, le zinc, l’étain, et découvrit qu’au moment où le gaz s’échappait de la vessie il brûlait avec une même flamme bleue pour chacun des échantillons dès qu’on l’allumait.

L’hydrogène doit son nom au chimiste français Antoine-Laurent de Lavoisier, qui effectua peu de temps après en 1781 la synthèse de l’eau. En 1804 le Français Louis-Joseph Gay-Lussac et l’Allemand Alexander von Humboldt démontrèrent conjointement que l’eau est composée d’un volume d’oxygène pour deux volumes d’hydrogène, et c’est en 1839 que l’Anglais William R. Grove découvrît le principe de la pile à combustible : il s’agit d’une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène avec production simultanée d’électricité, de chaleur et d’eau.

Dans les années 1939-1953 l’Anglais Francis T. Bacon fît progresser les générateurs chimiques d’électricité, qui permirent la réalisation du premier prototype industriel de puissance, et à partir de 1960 la NASA utilisa la pile à combustible pour alimenter en électricité ses véhicules spatiaux (programmes Apollo et Gemini).

 

Une petite molécule pleine d’énergie

La molécule d’hydrogène que nous utilisons le plus couramment est composée de deux atomes d’hydrogène (H2). Incolore, inodore, non corrosive, cette molécule a l’avantage d’être particulièrement énergétique : la combustion de 1 kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence (soit 120 MJ/kg contre 45 MJ/kg pour l’essence). En revanche, comme l’hydrogène est le plus léger des éléments, il occupe, à poids égal, beaucoup plus de volume qu’un autre gaz. Ainsi, pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence, il faut 4,6 litres d’hydrogène comprimé à 700 bars. Ces volumes importants sont une contrainte pour le transport et le stockage sous forme gazeuse.

Comme de nombreux combustibles, l’hydrogène peut s’enflammer ou exploser au contact de l’air. Il doit donc être utilisé avec précaution. Mais la petitesse de ses molécules lui permet de diffuser très rapidement dans l’air (quatre fois plus vite que le gaz naturel), ce qui est un facteur positif pour la sécurité.

 

Une technologie d’avenir déjà ancienne

Le développement de la filière hydrogène repose en grande partie sur la technologie de la pile à combustible (PAC). Son principe n’est pas nouveau mais, s’il paraît simple, sa mise en œuvre est complexe et coûteuse, ce qui a interdit sa diffusion dans le grand public pendant longtemps. Aujourd’hui, des progrès ont été réalisés et les applications envisageables sont nombreuses.

Les enjeux sont immenses, notamment dans le cas des transports, aujourd’hui exclusivement dépendants des énergies fossiles non renouvelables et très polluantes. Des véhicules électriques alimentés par une pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène pourront remplacer avantageusement nos véhicules actuels : de nos voitures ne s’échappera plus que de l’eau ! Les constructeurs automobiles ont déployé depuis 2008 les premières applications de l’hydrogène dans les “flottes captives” : bus et véhicules utilitaires ont en effet un point de passage ou de stationnement obligé, ce qui facilite le ravitaillement. Les premières voitures particulières pourraient, quant à elles, commencer à pénétrer le marché entre 2010 et 2020.

Déjà, la micro-PAC produit les quelques watts nécessaires à l’alimentation d’appareils portables (téléphones, ordinateurs…), en multipliant par 5 leur autonomie par rapport aux systèmes actuels et permettant une recharge en un instant et n’importe où.

Les applications stationnaires d’une PAC capable de produire par exemple 1 MW sont également intéressantes. Elles pourraient être commercialisées à l’horizon 2010. Dans les habitations, l’hydrogène sera ainsi tout à la fois source de chaleur et d’électricité. Il permettra, de plus, d’alimenter en électricité les relais isolés qui ne peuvent être raccordés au réseau (sites montagneux, mer…).

Sur ce terrain, il peut devenir le parfait complément des énergies renouvelables. En effet, les énergies solaire ou éolienne ont l’inconvénient d’être intermittentes. Grâce à l’hydrogène, il devient possible de gérer ces aléas : en cas de surproduction, l’électricité excédentaire peut servir à produire de l’hydrogène ; lorsque la production est insuffisante, l’hydrogène peut à son tour être converti en électricité.

Les potentialités de ce gaz ne se limitent pas à la production d’électricité. Il peut également fournir de l’énergie par combustion. C’est déjà le cas dans le domaine spatial, où il sert à la propulsion des fusées. Il pourrait entrer également dans la composition de gaz de synthèse, ce qui permettrait d’obtenir des carburants plus énergétiques que les carburants actuels.

 

Présent partout… mais disponible nulle part

L’hydrogène est extrêmement abondant sur notre planète. Chaque molécule d’eau (H2O) en contient deux atomes. Or, l’eau couvre 70 % du globe terrestre. On trouve également de l’hydrogène dans les hydrocarbures qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène. De même la biomasse (organismes vivants, animaux ou végétaux) est donc une autre source potentielle d’hydrogène.

Mais bien qu’il soit l’élément le plus abondant de la planète, l’hydrogène n’existe pratiquement pas dans la nature à l’état pur. Il pourrait donc être converti en énergie de façon inépuisable… à condition de savoir le produire en quantité suffisante.

Il a heureusement l’avantage de pouvoir être produit à partir des trois grandes sources : fossile, nucléaire, biomasse. Mais pour être économiquement et écologiquement viable, sa production doit répondre à trois critères :

- la compétitivité : les coûts de production ne doivent pas être trop élevés

- le rendement énergétique : la production ne doit pas nécessiter trop d’énergie

- la propreté : le processus de fabrication doit être non polluant sous peine d’annuler l’un des principaux atouts de l’hydrogène.

Plusieurs méthodes sont aujourd’hui opérationnelles, mais aucune ne répond pour l’instant parfaitement à ces trois critères. Les coûts de production restent notamment très élevés, ce qui est un obstacle pour des utilisations massives. De nouvelles voies prometteuses sont en cours d’élaboration.

 

La production actuelle

Si l’hydrogène n’est quasiment pas utilisé dans le domaine de l’énergie, il est une des matières de base de l’industrie chimique et pétrochimique. Il est utilisé notamment pour la production d’ammoniac et de méthanol, pour le raffinage du pétrole ; il est également employé dans les secteurs de la métallurgie, de l’électronique, de la pharmacologie ainsi que dans le traitement de produits alimentaires. Pour couvrir ces besoins, 50 millions de tonnes d’hydrogène sont déjà produits chaque année. Mais si ces 50 millions de tonnes devaient servir à la production d’énergie, elles ne représenteraient que 1,5 % des besoins mondiaux d’énergie primaire. Utiliser l’hydrogène comme vecteur énergétique suppose donc d’augmenter énormément sa production.

 

Production d’hydrogène à partir des énergies fossiles

Aujourd’hui, 95 % de l’hydrogène est produit à partir des combustibles fossiles par reformage : cette réaction chimique casse les molécules d’hydrocarbures sous l’action de la chaleur pour en libérer l’hydrogène. Le vaporeformage du gaz naturel est le procédé le plus courant : le gaz naturel est exposé à de la vapeur d’eau très chaude, et libère ainsi l’hydrogène qu’il contient.

Mais la production d’hydrogène par reformage a l’inconvénient de rejeter du gaz carbonique (CO2) dans l’atmosphère, principal responsable de l’effet de serre. Pour éviter cela, la production d’hydrogène à partir de combustibles fossiles supposerait donc d’emprisonner le gaz carbonique par des techniques qui doivent faire l’objet de développements (on envisage, par exemple, de réinjecter le gaz carbonique dans les puits de pétrole épuisés).

L’hydrogène produit à partir du gaz naturel est le procédé le moins cher. Mais son prix de revient reste le triple de celui du gaz naturel. Comme ce mode de production est polluant et que les ressources en énergies fossiles sont appelées à décroître, diversifier les modes de production s’avère indispensable.

 

Production de l’hydrogène par décomposition de l’eau

Une voie possible consiste à dissocier les atomes d’oxygène et d’hydrogène combinés dans les molécules d’eau (selon la réaction H2O —> H2 + 1/2 O2). Cette solution est la plus intéressante en termes d’émission de gaz à effet de serre…

à condition toutefois d’opérer cette dissociation à partir de sources d’énergie elles-mêmes non émettrices de CO2.

Parmi les procédés envisageables, deux sont actuellement à l’étude : l’électrolyse et la dissociation de la molécule d’eau par cycles thermochimiques.

L’électrolyse permet de décomposer chimiquement l’eau en oxygène et hydrogène sous l’action d’un courant électrique. La production d’hydrogène par électrolyse peut se faire dans de petites unités réparties sur le territoire national. Pour être rentable, ce procédé exige de pouvoir disposer de courant électrique à très faible coût. Actuellement, la production d’hydrogène par électrolyse coûte 3 à 4 fois plus cher que la production par reformage du gaz naturel. Elle souffre de plus d’un mauvais rendement global. L’électrolyse à haute température, qui est une amélioration de l’électrolyse classique, permettrait d’obtenir de meilleurs rendements.

L’autre procédé de décomposition de la molécule d’eau par cycles thermochimiques permet d’opérer la dissociation de la molécule à des températures de l’ordre de 800° à 1000 °C. De telles températures pourraient être obtenues par le biais de réacteurs nucléaires à haute température de nouvelle génération, actuellement à l’étude, ou de centrales solaires.

 

Production directe à partir de la biomasse

La biomasse est une source de production d’hydrogène potentiellement très importante. Elle est constituée de tous les végétaux (bois, paille, etc.) qui se renouvellent à la surface de la Terre. L’hydrogène est produit par gazéification, laquelle permet l’obtention d’un gaz de synthèse (CO + H2). Après purification, celui-ci donne de l’hydrogène. Cette solution est attrayante car la quantité de CO2 émise au cours de la conversion de la biomasse en hydrogène est à peu près équivalente à celle qu’absorbent les plantes au cours de leur croissance ; l’écobilan est donc nul.

Un jour, il sera peut-être possible de produire de l’hydrogène à partir de bactéries et de micro-algues. On a en effet découvert récemment que certains de ces organismes avaient la particularité de produire de l’hydrogène sous l’action de la lumière. Mais ce procédé n’en est aujourd’hui qu’au stade du laboratoire.

Pour que l’hydrogène puisse réellement devenir le vecteur énergétique de demain, il faut qu’il soit disponible à tout moment et en tout point du territoire. Mettre au point des modes de transport, de stockage et de distribution efficaces représente donc un enjeu crucial.

 

Les réseaux de distribution

Dans les schémas actuels, la logique de distribution industrielle est en général la suivante : l’hydrogène est produit dans des unités centralisées, puis utilisé sur site ou transporté par gazoducs. Ce transport permet de connecter les principales sources de production aux principaux points de son utilisation.

Des réseaux de distribution d’hydrogène par gazoducs existent déjà dans différents pays pour approvisionner les industries chimiques et pétrochimiques (environ 1 050 km en France, en Allemagne et au Bénélux sont exploités par Air Liquide). La réalisation de ces infrastructures industrielles démontre que l’on dispose d’une bonne maîtrise de la génération et du transport d’hydrogène. Un bémol cependant : le coût du transport est environ 50 % plus élevé que celui du gaz naturel et une unité de volume d’hydrogène transporte trois fois moins d’énergie qu’une unité de volume de gaz naturel.

Pour distribuer l’hydrogène, des infrastructures de ravitaillement devront être développées.

La mise au point de stations-service ne semble pas poser de problèmes techniques particuliers. Une quarantaine de stations pilotes existent d’ailleurs déjà dans le monde, en particulier aux États-Unis, au Japon, en Allemagne et en Islande. Il faudra cependant du temps pour que ces stations-service couvrent tout le territoire, ce qui risque de freiner le développement de l’hydrogène dans les transports.

Pour pallier cette difficulté, certains constructeurs automobiles envisagent d’utiliser, plutôt que l’hydrogène lui-même, des carburants qui en contiennent. Dans ce cas, l’étape de reformage a lieu à bord du véhicule. L’intérêt du procédé est alors réduit puisque le reformage produit du dioxyde de carbone, principal responsable de l’effet de serre.

 

Le stockage de l’hydrogène

Concevoir des réservoirs à la fois compacts, légers, sûrs et peu coûteux est déterminant puisque c’est précisément cette possibilité de stockage qui rend l’hydrogène particulièrement attractif par rapport à l’électricité.

 

Stockage sous forme liquide

Conditionner l’hydrogène sous forme liquide est une solution a priori attrayante. C’est d’ailleurs sous cette forme qu’il est utilisé dans le domaine spatial. Mais c’est, après l’hélium, le gaz le plus difficile à liquéfier. Cette solution entraîne une dépense énergétique importante et des coûts élevés qui rendent son application plus difficile pour le grand public.

 

Stockage gazeux sous haute pression

Le conditionnement sous forme gazeuse est une option prometteuse. Les contraintes sont toutefois nombreuses.

Léger et volumineux, un tel gaz doit être comprimé au maximum pour réduire l’encombrement des réservoirs. Des progrès ont été faits : de 200 bars, pression des bouteilles distribuées dans l’industrie, la pression est passée à 350 bars aujourd’hui, et les développements concernent maintenant des réservoirs pouvant résister à des pressions de 700 bars. Mais cette compression a un coût. De plus, même comprimés à 700 bars, 4,6 litres d’hydrogène sont encore nécessaires pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence.

Le risque de fuite gazeuse doit également être pris en considération compte tenu du caractère inflammable et explosif de ce gaz dans certaines conditions. Or, en raison de la petite taille de sa molécule, l’hydrogène est capable de traverser de nombreux matériaux, y compris certains métaux. Il en fragilise, de plus, certains en les rendant cassants.

L’étude du stockage haute pression consiste donc, pour l’essentiel, à éprouver la résistance des matériaux à l’hydrogène sous pression. Ces matériaux doivent être résistants mais relativement légers (mobilité oblige). Les réservoirs métalliques, utilisés actuellement, se révèlent encore coûteux et lourds au regard de la quantité de gaz qu’ils peuvent emporter. Des réservoirs non plus métalliques mais en matériaux polymères sont en cours d’élaboration pour répondre à ces contraintes.

 

Stockage sous basse pression

Une autre solution consisterait à stocker l’hydrogène dans certains matériaux carbonés ou dans certains alliages métalliques capables d’absorber l’hydrogène et de le restituer lorsque cela est nécessaire. Ce mode de stockage fait actuellement l’objet de nombreuses études.

 

Les différentes filières technologiques

Il existe plusieurs types de piles à combustible qui se différencient par leur électrolyte. Ce dernier définit la température de fonctionnement de la pile et, de fait, son application. Il y a aujourd’hui deux obstacles majeurs au développement des applications commerciales des piles : des difficultés d’ordre technologique (compacité insuffisante, usure des matériaux trop rapide, rendements énergétiques perfectibles) et les coûts de fabrication.

Actuellement, les recherches visent à diminuer les coûts tout en améliorant les performances. Elles tournent principalement autour de deux familles de piles à électrolytes solides.

• La pile à membrane échangeuse de protons P.E.M.F.C. (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) fonctionne à 80°C avec un électrolyte en polymère. C’est la plus prometteuse pour les transports. Les prototypes actuels pour les automobiles reviennent à 7 600 euros/kW. L’enjeu des recherches est de faire passer leur coût en dessous de 50 euros/kW.

Une variante, la pile à méthanol direct D.M.F.C. (Direct Methanol Membrane Fuel Cell) ou à éthanol direct D.E.F.C. (Direct Ethanol Membrane Fuel Cell), consomme directement l’hydrogène contenu dans l’alcool. Très compacte, elle est promise à l’alimentation de la micro-électronique et de l’outillage portatif.

• La pile à oxyde solide S.O.F.C. (Solid Oxide Fuel Cell), est séduisante pour les applications stationnaires, car sa température de fonctionnement très élevée (de l’ordre de 800°C) permet d’utiliser directement le gaz naturel sans reformage. De plus, la chaleur résiduelle peut être exploitée à son tour directement, ou servir à produire de l’électricité par le biais d’une turbine à gaz. Dans ce cas, le rendement global pourrait atteindre 80%.

 

L’hydrogène en toute sécurité

Bien que couramment utilisé dans l’industrie, l’hydrogène est souvent considéré comme un gaz dangereux. Cette image est essentiellement liée à l’accident du ballon dirigeable Hindenburg en 1937, même si nous savons aujourd’hui que la cause réelle de l’incendie n’était pas liée à l’hydrogène, mais à la nature extrêmement inflammable du vernis qui recouvrait l’enveloppe.

Au début du XXe siècle, l’hydrogène était utilisé couramment par le grand public dans le gaz de ville. Si ce mélange d’hydrogène et d’oxyde de carbone a été délaissé, c’est en raison de l’extrême toxicité de l’oxyde de carbone et non à cause de l’hydrogène.

Certes, l’hydrogène doit être utilisé avec précaution, mais il n’est pas plus dangereux que le gaz naturel : les risques sont simplement différents. Pour assurer une utilisation de l’hydrogène en toute sécurité, il faut essentiellement éviter tout risque de fuite, car l’hydrogène est inflammable et explosif, et toute situation de confinement peut s’avérer dangereuse. Ceci suppose l’utilisation de dispositifs de sécurité adéquats (ventilateurs, détecteurs…). De nombreuses études sont menées à chaque étape de la filière pour pallier ces risques. Le C.E.A. effectue, par exemple, des tests d’éclatement de chute et de perforation sur les réservoirs haute pression qu’il met au point.

Il est important de définir également des règles d’utilisation communes. La mise en place d’une économie hydrogène ne pourra se faire sans une harmonisation des normes et des réglementations au niveau européen et international. En 1990, l’International Standard Organisation (ISO), organisation internationale de normalisation, a ainsi créé un comité technique pour élaborer des normes dans le domaine de la production, du stockage, du transport et des diverses applications de l’hydrogène ; à titre d’exemple, le projet européen E.I.H.P. (European Integrated Hydrogen Project) émet des propositions de réglementation pour les véhicules à hydrogène et les infrastructures de distribution.

 

Inépuisable, respectueux de l’environnement, souple dans son utilisation, l’hydrogène offre de nombreux avantages. Combiné à l’électricité, il devrait permettre de satisfaire les principaux besoins en énergie de l’homme. Face à la pénurie des énergies fossiles qui se profile, l’intérêt de la filière hydrogène est incontestable. Mais avant que l’hydrogène n’entre dans notre vie quotidienne, des progrès doivent être faits à chaque étape de la filière : production, transport, stockage, utilisation.

/cavainc.blogspot.com




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