L’hydrogène renouvelable « une immense filière en phase de développement »

Initialement utilisé en chimie ou dans l’industrie pétrolière, l’hydrogène dispose de propriétés pouvant contribuer aux objectifs de la France en matière de développement des énergies renouvelables. En 2018, cet élément chimique, le plus abondant dans l’univers, a fait l’objet d’un plan spécifique pour développer la filière. Qu’est-ce que l’hydrogène et son pendant renouvelable. Dans quelles mesures l’hydrogène renouvelable peut répondre aux objectifs de transition écologique ? Éléments de réponse avec Philippe des Robert, ex-chef de mission Hydrogène renouvelable chez BDI.

Définition de l’hydrogène

Qu’est-ce que l’hydrogène ?

L’hydrogène est l’élément chimique le plus présent sur terre. Il n’existe rarement seul à l’état naturel, mais cet atome se retrouve dans de nombreuses substances, comme l’eau, les composés organiques ou les hydrocarbures, quand il est combiné à l’oxygène ou au carbone. La molécule de dihydrogène dispose d’un pouvoir calorifique très fort. Autrement dit, elle comporte énormément d’énergie. 

Il existe plusieurs façons de produire de l’hydrogène : 

• l’électrolyse de l’eau : on consomme de l’électricité pour casser la molécule de l’eau et récupérer de l’hydrogène et de l’oxygène. 

• le vaporeformage du gaz naturel : la molécule hydrogène est récupérée dans le méthane ou les déchets. 
• l’oxydation partielle d’hydrocarbure : l’hydrogène est obtenu grâce à une réaction chimique entre un hydrocarbure et de l’oxygène. 
• la pyrogazéification : ce procédé permet de transformer un composé solide en gaz riche en hydrogène.

L’hydrogène est un vecteur d’énergie. Il garantit de pouvoir mieux utiliser, par le stockage, ce que l’on a à disposition. L’hydrogène va stocker l’énergie sous forme liquide ou gazeuse et le transporter.

Et en ce qui concerne l’hydrogène renouvelable ?

En tant que vecteur, l’hydrogène permet de stocker l’énergie renouvelable, notamment marine, éolienne ou solaire, que l’on va convertir en électricité. 

On peut donner trois définitions à l’hydrogène : 

• l’hydrogène carboné créé à partir d’énergies fossiles, ce qui est fait à 95% dans le monde. 
• l’hydrogène décarboné, sur lequel on insiste beaucoup en France puisque notre mix énergétique comprend le nucléaire, une énergie décarbonée, mais pas renouvelable. 
• l’hydrogène renouvelable, qu’il soit consommé ou produit, est d’origine renouvelable. C’est-à-dire que les produits qui ont permis la production d’hydrogène sont renouvelables.

L’électrolyse de l’eau est un procédé qui peut être renouvelable si l’électricité utilisée l’est (solaire, éolien, énergies marines renouvelables). Le vaporeformage également, si le biométhane est utilisé pour alimenter l’électrolyseur.

La filière renouvelable

Aujourd’hui, comment se caractérise la filière hydrogène renouvelable ?

Tout est cher pour le moment dans l’hydrogène. La molécule l’est, les stations et les usages le sont. Par exemple, pour les premiers bus, les bennes à ordure ménagères ou les bateaux, le coût est multiplié par trois. Mais les prix seront amenés à baisser fortement dans les prochaines années à mesure que les process s’optimisent et les productions et usages se multiplient, comme pour le solaire ou l’éolien. 

Aujourd’hui, l’innovation est mondiale. Le basculement de financement entre les énergies fossiles et les ENR est concret. Le public y va, le privé y va, des start-ups et des grands groupes internationaux s’engagent également. Pourtant, de nombreuses inconnues demeurent, c’est là tout le paradoxe de cette filière immense en phase de développement. 

Certains font des choix industriels forts. Stellantis avec Plugpower, ou Renault, avec Hyvia, ont choisi la pile à combustible pour leurs fourgons utilitaires. Hyundai a fait le choix de la pile à combustible dans des camions de 19T. Toyota et d’autres font des recherches sur la combustion à hydrogène. C’est compliqué de savoir pourquoi certains cherchent sur la combustion et d’autres sur la pile à combustible. Qui a raison ? L’avenir nous le dira. En Bretagne, les acteurs de l’hydrogène font, eux aussi, des choix technologiques. Ce qui ne les empêchera pas d’évoluer avec l’évolution des marchés. 

Enfin, on parle concrètement d’hydrogène depuis trois ans à cinq ans, mais les technologies sont très anciennes. La première électrolyse de l’eau a eu lieu en 1800. La première pile à combustible est développée vers 1839. On a l’impression de redécouvrir l’hydrogène comme on a redécouvert la mobilité électrique il y a plusieurs années, alors que les premières voitures, fin XIXe étaient électriques.

Les usages de l’hydrogène renouvelable

Quels usages pourront être faits de l’hydrogène renouvelable et quels secteurs en bénéficieront ?

Historiquement, l’hydrogène sert à l’industrie. Il est utilisé dans les raffineries, dans l’industrie chimique, dans les cimenteries, dans les verreries, les fonderies, dans des industries dites lourdes. Nous n’en avons quasiment pas en Bretagne. La station-service hydrogène de Vannes (Morbihan), qui va être inaugurée en 2023, est positionnée sur le site Michelin, car l’entreprise est le plus gros consommateur d’hydrogène en Bretagne, mais l’histoire restera assez singulière. 

Les usages majeurs pour cet hydrogène renouvelable seront d’abord liés à la mobilité lourde puisque cela va faire baisser les coûts de l’hydrogène, des engins, des véhicules et de la distribution et de la logistique. Les systèmes hydrogène vont permettre des choses que les batteries électriques classiques ne pourront pas faire. L’hydrogène pèse moins lourd, à autonomie et à puissance supérieures. D’abord les bus, suivis des bennes à ordures ménagères (BOM), suivies par les autocars, les bateaux, les poids lourds et les utilitaires. Les écosystèmes se structureront dès qu’il y aura les premières stations. 

Ensuite, d’autres usages commencent à se dessiner. Comme les intrants utilisés dans l’agroalimentaire qui contiennent la molécule hydrogène. Ces intrants sont souvent produits à partir d’énergies carbonées et importées. Des développements industriels pour l’usage de l’hydrogène dans l’habitat sont en cours

Puis d’autres recherches sont en cours pour la substitution de gaz fossile par l’hydrogène. Plutôt que consommer 1GW de gaz, pourquoi ne pas plutôt utiliser tout ou partie de l’hydrogène, si possible renouvelable ?