Avenir écologique :

le pari de l'hydrogène

Le mercredi 23 Septembre 2020, le gouverneur de Californie a signé une directive interdisant à partir de 2035 la vente de voitures essence et diesel neuves : seules seront autorisées les voitures à « zéro émission », c’est-à-dire les voitures électriques et celles à l’hydrogène. Les batteries des voitures électriques restant très polluantes et donc ne répondant pas aux critères écologiques idéaux, l’hydrogène pourrait-il donc devenir véritablement le carburant du futur ?

Ces derniers mois, l’hydrogène suscite un fort engouement illustré par le plan d’investissement allemand annoncé en juin dernier qui promet 9 milliards d’euros pour développer la filière. Cela a provoqué sur les marchés une forte hausse des capitalisations d’entreprises jouant sur cette technologie, avec des startups comme Nikola (qui développe des camions propulsés à l’hydrogène, et dont le cours de bourse subit de fortes variations chaque semaine depuis son entrée en Bourse le 4 Juin) qui entrainent à leur tour d’autres petites entreprises (on peut citer par exemple le norvégien Nel Hydrogen, qui s’occupe de développer les stations hydrogènes). Les pionniers du secteur comme le français AirLiquide ou l’allemand Linde prennent des positions sur différentes entreprises spécialisées (on peut citer pour AirLiquide une prise de participation de 18.6 % du capital de la société canadienne Hydrogenics Corporation, spécialisée dans les piles à combustibles, et pour Linde l’entrée au capital du britannique ITM Powers, fabriquant d’électrolyseurs.). Certains pétroliers créent aussi des filiales spécialisées renforçant la tendance générale vers le développement de l’hydrogène comme une source d’énergie « propre » à fort potentiel. 

Beaucoup d’arguments(*) jouent en effet en faveur de l’hydrogène, (ou plus précisément de la molécule du dihydrogène H2, mais j’utiliserais simplement « hydrogène » dans cet article) :

  • Sa combustion génère une forte quantité d’énergie et ne produit que de l’eau, même si à masse égale il occupe beaucoup plus de volume que n’importe quel gaz ;  

  • Il est très abondant sur Terre, chaque molécule d’eau (H2O) en contenant ; 

  • Il est stockable, donc convenant parfaitement aux modes de production énergétique intermittent des énergies renouvelables. 

Il y a toutefois des limites, comme l’efficacité de son transport ou sa dangerosité (on peut rappeler la catastrophe du Hindenburg, qui a durablement impacté la filière hydrogène et dirigeable). L’exploitation industrielle reste donc restreinte. 

L’hydrogène est produit par séparation d’éléments chimiques grâce à une source d’énergie ; et pour cause de rendements énergétiques et financiers, seul l’hydrogène provenant d’énergies fossiles est utilisé ; même si techniquement, nous savons depuis longtemps comment l’extraire et le séparer de l’oxygène, à travers un procédé appelé électrolyse de l’eau (qui est d’ailleurs la réaction inverse se produisant dans une pile à combustible) : 

L’électricité va casser des molécules d’eau pour produire du dihydrogène et de l’oxygène selon la réaction chimique 2H2O -> O2 + 2H2 ; pour peu que l’usine soit alimentée par des énergies renouvelables, cela répondra parfaitement aux exigences écologiques pour contribuer massivement à décarboner la planète (l’hydrogène produit de cette manière est appelé « vert » par les spécialistes, par opposition à l’hydrogène « gris » produit à partir de vaporeformage de gaz naturel(**)).

Mais cette technique n’est rentable que si la production d’électricité présente en elle-même un coût peu élevé, ce qui n’est pas le cas ici. Ainsi, ce procédé n’est que marginalement utilisé ; 95% de l’hydrogène employé vient donc malheureusement des énergies fossiles.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selon l’AIE (Agence internationale de l’énergie), il fallait compter entre 3 et 7.5 dollars pour fabriquer un kilo d’hydrogène vert avec un électrolyseur, soit 3 fois plus qu’une production de gaz naturel. Pour que l’hydrogène soit compétitif par rapport au pétrole, il faudrait qu’il soit à 1 dollar le kilo. Avec les technologies actuelles, cela semble donc utopique.

Comme conséquence, la production d’hydrogène est responsable de 830 millions de tonnes de Co2 émises par année, soit autant que le Royaume-Uni et l’Indonésie combinés. La demande ne faisant que grimper ces 10 dernières années, il est urgent de trouver une solution. 

Mais pour la première fois, l’AIE est optimiste : elle estime que d’ici 2030, le coût de production d’hydrogène vert pourrait baisser de 30% grâce à la baisse des coûts des énergies renouvelables et de l'augmentation de la production d'hydrogène. Mais les prix pour les consommateurs dépendent beaucoup de la densité d’infrastructures, il faudra donc une forte coopération entre pouvoirs publics, entrepreneurs et investisseurs pour garantir l’accès à tous de l’hydrogène vert. Ceci semble en bonne voie, les dépenses de recherche et de développement ayant continument augmenté ces 5 dernières années (même si l’on reste en deçà du record atteint en 2008).

Au niveau européen, les allemands promettent de jouer le rôle de pionnier, avec un objectif de 5 gigawatts d’hydrogène vert d’ici 2030 et 10 gigawatts d’ici 2040. A titre de comparaison, l’énergie produite par les centrales à charbon représentait 57 300 gigawatts en 2020(***), même si l’énergie produite n’a pas le même objectif. La Suisse surfe aussi sur cette vague : à Saint-Gall, une deuxième station-service publique a été ouverte cet été, qui sera principalement utilisée pour les véhicules utilitaires à pile à combustible (de la marque Hyundai) et les voitures de tourisme. Il est prévu que d’ici à fin 2020, 6 stations-services ouvrent leurs portes sur l’axe Constance-Léman(****).

Mais l’avenir de cette technologie semble plutôt destiné à être asiatique : la Chine avait notamment annoncé son soutien à ce secteur il y a 3 ans, et l’on peut raisonnablement penser qu’ils deviendront les leaders de ce secteur assez rapidement comme pour les panneaux solaires ou les batteries à lithium. En réponse, le Japon a adopté un plan hydrogène en 2017, poussé par ses conglomérats industriels (comme Toyota, Kawasaki ou encore Hyundai, cité précédemment). La Corée du Sud n’est pas en reste, et a également adopté son plan hydrogène en 2019. 

Toute cette concurrence pour le leadership mondial du secteur bénéficiera grandement à l’évolution de l’énergie, source de l’optimisme de l’AIE pour la décennie à venir. Cette décennie sera cruciale dans tous les cas, et redéfinira toute l’industrie des transports (voire plus) en profondeur ; il n’y a plus qu’à souhaiter la réussite de ces projets.

14 Octobre 2020, Jean-Baptiste Guillemin