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Hydrogène : le futur vecteur énergétique ?

Publié par Jean Picard, le 18 avril 2018   1.8k

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L'un des enjeux de la transition énergétique consiste à s'émanciper des énergies fossiles. L'hydrogène peut alors apparaître alors comme une solution. Le programme TÉTHYS questionne la mise en démocratie de la transition énergétique via l’objet hydrogène. Dans ce cadre, il propose ici une définition de ce qu’est l’hydrogène. Une infographie en deux pages accompagne cet article pour visualiser les utilisations de l'hydrogène en France.

Aujourd'hui, la recherche de nouvelles énergies non-carbonées conduit nombre de décideurs publics et d'industriels à se tourner vers l'atome d'hydrogène, à l’image du projet Eas-Hy Mob piloté par la Région Normandie. Mais qu’est-ce que l'hydrogène ? Comment peut-il être utilisé comme énergie ? Et à quelles applications peut-il répondre ? Dans la logique de rendre les citoyens acteurs de la transition énergétique, le programme TÉTHYS passe par une première phase d’explication de ce qu’est l’hydrogène.

HYDROGÈNE :
L'ATOME LE PLUS PROLIFIQUE DE L'UNIVERS

L'hydrogène est l’atome le plus présent dans notre entourage : il représente 75% de la composition de l'Univers. Cependant, ce dernier est rare à l'état naturel, il est très souvent couplé avec d'autres atomes formant des molécules plus complexes (à titre d'exemple, l'eau, qui recouvre 70% de notre planète, combine deux molécules d'hydrogène et une d'oxygène, H2O).

Bien que récemment apparu dans le discours public, notamment avec la Loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte, l'hydrogène est connu depuis longtemps pour ses vertus énergétiques. En 1874, Jules Verne, dans « L'île mystérieuse », évoquait déjà son utilisation comme remplaçante du charbon dans le futur.

LA PRODUCTION, AUJOURD'HUI

Dans notre Univers, l'hydrogène en tant qu'atome seul est très rare. Pour pouvoir l'extraire, il est donc indispensable de le séparer à chaque fois des autres éléments chimiques. Par exemple, l'eau, comme vu plus haut, est composé de deux atomes d'hydrogènes et un d'oxygène. Afin d'utiliser l'hydrogène de l'eau comme vecteur énergétique, il faut d'abord le détacher de l'atome d'oxygène. Cette expérience permet ainsi, au moyen d'énergie électrique, d'obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène. C'est un procédé connu et courant que l'on appelle l’électrolyse de l'eau. Cette production d'hydrogène est dé-carbonée, étant donné que les éléments chimiques libérés sont l'hydrogène et l'oxygène.

Cependant, d'autres méthodes existantes produisent du carbone dans le procédé de séparation des atomes. C'est le cas de la réaction chimique du reformage du méthane, actuellement la plus utilisée dans la production d'hydrogène commerciale (environ 50% de l'hydrogène commercialisée en 2010 provient de ce procédé). Le principe est le même : à partir du méthane (présent dans le gaz naturel), l'objectif est de séparer les atomes d'hydrogène du reste de sa composition chimique. Sauf que le méthane est composé également d'un atome de carbone. En plus de l'hydrogène, la réaction chimique libère aussi du carbone. Ce processus ne présente donc pas une production dé-carbonée et écologique de l'hydrogène.

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

Les inconvénients sont assez clairs : le fait que l'atome d'hydrogène soit rare à l'état naturel impose qu'il y ait une production en amont de son utilisation. Pour l'instant, les procédés utilisés sont encore producteurs de carbone. La transition énergétique via l'hydrogène n'est donc pas encore tout à fait écologique.

Les avantages sont eux aussi nets. L'hydrogène peut être stockée (sous forme gazeuse ou liquide ou combiné à des matériaux métalliques) de manière indéfinie dans le temps (contrairement aux autres énergies qui finissent par s'évaporer). De plus, cette quantité d'énergie stockée peut être beaucoup plus importante qu'une énergie fossile. Il faut aussi rappeler que l'hydrogène en tant qu'atome est présent dans les trois-quarts de notre Univers, ce qui en fait une source quasi-inépuisable.

LES APPLICATIONS

Actuellement, dans le cadre de la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte, de nombreux projets au niveau territorial (à l'échelle des départements et des régions notamment) voient le jour.

Il y a deux applications possibles pour le citoyen-ne-s : mobile et stationnaire. L'application mobile concerne beaucoup plus l'industrie automobile, et c'est dans ce sens que sont lancés la plupart des programmes de développement de l'hydrogène sur le plan national. Il faut citer dans ce contexte l'entreprise Hype, représentant une flotte de 150 taxis parisiens circulant à l'hydrogène. La capacité de stockage actuelle de l'hydrogène permet à une voiture de circuler de façon autonome pendant environ 600 km.

Les applications stationnaires représentent des systèmes employés dans une optique de consommation d'électricité et de chauffage. De plus, ces dispositifs peuvent tout à fait être gérés par des communautés qui produiraient elles-mêmes leur énergie via une électrolyse par exemple. C'est donc une manière pour les citoyen-e-s de s'emparer eux-mêmes de la question de l'énergie et de gérer leur propre consommation de façon plus autonome. C'est dans ce cadre qu'intervient aussi le programme TÉTHYS. Le but est d'amener les citoyen-ne-s à réfléchir sur leur consommation et la transition énergétique.


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Crédits : José Manuel Suárez (Wikimedia, Licence CC).