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Tout savoir sur cette nouvelle énergie qu’est l’hydrogène

La filière hydrogène fait de plus en plus parler d’elle ! Et pour cause, le plan de relance lui accorde 7 Md’€. Ça n’est pas rien. C’est le moins que l’on puisse dire ! 😉 Alors, qu’est-ce que l’hydrogène ? À quoi sert-il ? Pourquoi vouloir le développer ? Quelles perspectives offre-t-il en matière d’énergies renouvelables et d’efficacité énergétique ? Plein phare (ou plutôt plein gaz) sur le gaz hydrogène avec ekWateur

1er avril 2021

L’hydrogène, qu’est-ce que c’est ?

L’hydrogène dont l’élément chimique est « H » fait partie des gaz légers. C’est le premier élément de la « table de Mendeleïev » ou « table périodique des éléments » (ça vous rappelle vos cours de physique-chimie de 4ème B ? 😉). On le retrouve dans de nombreux composants chimiques comme : 

  • L’eau (H2O) ; 
  • Le méthane (CH4) ; 
  • Le butane (C4H10) ; 
  • L’ammoniac (NH3)
  • L’ammonium (NH4), etc. 

Puisque nous parlons de composants chimiques, parlons un peu des usages de l’hydrogène. À plus de 80 %, cette énergie sert à produire de l’ammoniac. Substance très utile à l’industrie, l’ammoniac intervient dans la production : 

  • D’engrais azotés ;
  • De gaz réfrigérants ; 
  • De matières plastiques, etc. 

On le retrouve aussi dans le raffinage des hydrocarbures comme le pétrole. Enfin, il sert de combustible pour la propulsion des fusées car il est très léger. 

L'hydrogène, source d'énergie

Hydrogène : une production encore peu écologique 

L’hydrogène n’a rien d’un élément rare. Au contraire, d’après la Société Chimique de France « C’est l’élément le plus abondant de l’Univers : 75 % en masse et 92 % en nombre d’atomes ». Rien que ça 😉

 

Quelques émanations naturelles d’hydrogène

Qui dit abondance, ne dit pas facilité d’exploitation. Cette source d’énergie à l’état naturel reste rare. À ce jour, le seul gisement d’hydrogène exploité se trouve à Bourakébougou, au Mali

Sinon, pour utiliser ce gaz, il faut souvent l’isoler des autres molécules auxquelles il est attaché. Par exemple, on peut, grâce à certains procédés, séparer les molécules d’hydrogène et d’oxygène

 

Les procédés de fabrication de l’hydrogène 

Pour produire artificiellement de l’hydrogène, il existe plusieurs processus : 

  • le reformage du gaz naturel (CH4). On sépare les atomes de carbone (C) des atomes d’hydrogène (H) en les portant à haute température (800°C) avec de la vapeur d’eau ; 
  • Par « gazéification » du charbon. On fait chauffer du charbon à haute température afin d’isoler le dihydrogène (H2) du monoxyde de carbone (CO) ; 
  • Par électrolyse de l'eau. Il s’agit d’engager la décomposition de l’eau, en dioxygène (O2) et en dihydrogène (H2) grâce à l’action d’un courant électrique. 

À l’heure actuelle, d’après l’association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (AFHYPAC), la production d’hydrogène « provient à 76% du gaz naturel, à 23% du charbon et à moins de 2% de l’eau par électrolyse ». 

Or, les processus à base de combustibles fossiles (méthane ou charbon) restent très polluants. Pour vous donner une idée, produire 1 kg d’hydrogène par reformage du gaz émet 10 kg de CO₂, principal gaz responsable du réchauffement climatique. 

L’électrolyse permet de rendre les processus plus écologiques à condition, bien entendu, de faire appel à de l’électricité renouvelable. Toutefois, elle est bien plus chère à mettre en place. La production d’hydrogène par électrolyse revient à 6 € le kg, contre 1,5 € le kg avec du gaz naturel. Cela reste pour l’instant assez coûteux. 

offre d'énergie renouvelable

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L’hydrogène vert : énergie d’avenir

Si l’hydrogène « classique » est encore très carboné, la production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau apparaît comme prometteuse. Si l’on réussit à le rendre plus compétitif, l’hydrogène peut être un formidable levier de la transition énergétique. Il pourrait servir à faire avancer le développement : 

  • du stockage de l’électricité ; 
  • du gaz renouvelable. 

Le stockage de l’électricité verte 

À l’inverse des énergies fossiles, les énergies renouvelables permettent de produire de l’électricité peu chargée en dioxyde de carbone (CO₂). Et contrairement aux centrales nucléaires, elles n’émettent pas de déchets toxiques pour les générations futures. Ce sont donc de formidables alliées pour sauver la planète. 😉

Seulement voilà, l’énergie renouvelable présente un petit inconvénient. Les sources d’énergies vertes restent intermittentes. Elles ne produisent pas d'électricité en continu. Par exemple, la nuit, la production d’électricité via les panneaux solaires photovoltaïques est impossible. De la même manière, une éolienne ne peut fonctionner sans vent. Cela ne poserait pas de problème si l’électricité pouvait se stocker à grande échelle. Ce n’est pas le cas à l’heure actuelle. 

C’est là que le gaz hydrogène entre en jeu ! En stockant l’électricité verte dans des piles à combustible, ou piles à hydrogène, on pourrait approvisionner des zones éloignées du réseau (les îles, par exemple) ou alimenter des voitures à hydrogène

🚨 Attention cependant, l'hydrogène se transporte mal car il est hautement explosif. De plus, le transporter reviendrait à émettre une certaine quantité de CO₂ ce qui le rendrait alors moins intéressant écologiquement parlant.

Des essais sont en cours comme en Corse avec le projet MYRTE, un projet de stockage d’électricité de grande taille adossé à une centrale photovoltaïque. Comme l’explique l’Université d’Ajaccio, cette centrale « est composée d’un électrolyseur, qui produit, pendant les heures de faible consommation, de l’hydrogène et de l’oxygène à partir de la molécule d’eau. Cette énergie est ensuite restituée via une pile à combustible, qui recombine l’hydrogène et l’oxygène en eau et produit de l’électricité sur le réseau ». Cela permet d’éviter les coupures lors de pointes sur le réseau électrique ou lorsque les panneaux solaires ne produisent plus. 

 

Hydrogène et Power-to-gas 

 

On peut aussi utiliser le surplus d'électricité verte pour produire de l’hydrogène afin de l’injecter dans le réseau de gaz. C’est le « Power-to-Gas ». Comme le souligne GRDF « Le power-to-gas est une voie d’avenir qui permet de stocker dans le réseau de gaz naturel l’excédent d’électricité issue des éoliennes et des centrales solaires. » En petite quantité, l’énergie hydrogène peut se combiner au gaz. Il pourra alors servir à des usages de cuisson, de production d’eau chaude ou de chauffage. 

Aujourd’hui, le principal projet de power-to-gas est celui de Jupiter 1000, une centrale de production d’hydrogène développée par GRTGaz, le principal transporteur de gaz en France. 

La centrale est encore en construction, un premier électrolyseur a été mis en service en 2020 et un deuxième devrait voir le jour en 2021. En 2023, après une batterie d’essais, la centrale devrait entrer totalement en activité.  

 

La production de biométhane 

Le biométhane est un gaz vert produit à base de fermentation de déchets agricoles. Et oui, traiter des déchets, ça permet de créer une énergie propre. C’est génial, non ? 

Pour cela, on utilise comme technique la méthanisation. Or, cette méthanisation génère un peu de CO2. C’est sa principale limite. Et, encore une fois, l’hydrogène vient repousser les limites des énergies renouvelables. 

En effet, il peut être associé avec du CO2 issu de méthanisation. Les molécules d’hydrogène rencontrent le CO2 et hop, ça produit une nouvelle fois du méthane. Plus de gaz de chauffage et de cuisson, et toujours moins de gaz à effet de serre ! Une belle rencontre en soi 😉

En attendant l’essor de l’hydrogène vert, il est déjà possible de faire appel aux énergies d’origine renouvelable. Comment ? En souscrivant une offre d’énergie verte. Électricité verte ou biogaz, chez ekWateur, on vous en propose à petit prix. Ainsi, vous faites baisser vos factures d’énergie et vous luttez contre le réchauffement climatique. Un combo gagnant pour la transition écologique 😊.