Comment pouvons-nous exploiter le potentiel de l'hydrogène pour obtenir une énergie propre, sûre et abordable ?

Avec plus de 10 millions de tonnes métriques produites annuellement aux États-Unis, la production d'hydrogène est estimée à 100 milliards de dollars. Le buzz autour de la conversion de l'électricité en hydrogène est dû à sa densité énergétique qui permet de stocker de grandes quantités d'énergie par rapport aux batteries et aux alternatives à grande échelle (par exemple, l'hydroélectricité pompée).

Aujourd'hui, le rendement de conversion de l'électrolyse est d'environ 50 à 70 % et des unités à l'échelle du MW sont mises en service (voir figure 7,rapport IRENA2018).

Les experts de la Fondation Solar Impulse, à l'occasion de l'Expert challenge à Munich, ont discuté de la façon dont l'économie de l'hydrogène et son intersection avec le stockage de l'énergie à moyen terme devraient être une priorité clé dans la construction d'un avenir durable.

Les participants à la table ronde ont discuté des questions liées aux méthodes actuelles de production d'hydrogène. Bien qu'une grande variété de combustibles puisse être utilisée pour produire de l'hydrogène (y compris les énergies renouvelables, le nucléaire, le gaz naturel, le charbon et le pétrole) à ce jour, environ 95% de tout l'hydrogène produit dans le monde, est obtenu par séparation de l'hydrogène du carbone, souvent à partir du gaz naturel (méthane) ou du charbon (réf. Fig 6, Rapport AIE 2019). En effet, la production d'hydrogène à partir d'énergies à faible teneur en carbone et renouvelables reste coûteuse pour l'instant, mais elle pourrait devenir plus abordable à l'avenir compte tenu de la baisse attendue des coûts des énergies renouvelables ainsi que de la capacité accrue de développer la production d'hydrogène.

Parallèlement aux améliorations requises dans le domaine de l'approvisionnement, le stockage de l'énergie peut jouer un rôle important dans l'amélioration de l'intégration des systèmes d'hydrogène. Il existe peu de vecteurs énergétiques permettant un stockage sur une période de plusieurs semaines à plusieurs mois et l'hydrogène peut donc jouer un rôle essentiel dans le soutien des énergies renouvelables intermittentes.

Le stockage de l'hydrogène est cependant un défi. Si la densité énergétique de l'hydrogène en masse est élevée, voire supérieure à celle des combustibles fossiles, sa densité énergétique volumétrique est faible, ce qui nécessite une compression à forte intensité énergétique pour le stockage. Parmi les méthodes de stockage de l'hydrogène, on peut utiliser le stockage physique (compression/refroidissement) et les technologies de support basées sur des matériaux (par exemple, les hydrures métalliques et les liquides hydrogénés). Les matériaux porteurs échangent des pressions plus faibles contre une complexité opérationnelle nécessitant un équipement de chargement et de déchargement spécifique.

Si les problèmes de stockage et de distribution de l'hydrogène peuvent être résolus, les impacts potentiels sont considérables. L'hydrogène est extrêmement polyvalent, car il est utilisé dans de grandes industries telles que la fabrication d'engrais, de produits chimiques et d'acier. Il offre une voie indispensable vers une décarbonisation profonde dans ces industries qui consomment de grandes quantités d'énergie.

En outre, l'hydrogène peut être mélangé au gaz naturel pour décarboniser les applications thermiques existantes et peut être idéal pour les transports lourds tels que les navires et les trains.

Néanmoins, la visibilité publique du plein potentiel de l'hydrogène reste faible. La couverture médiatique se concentre souvent uniquement sur les applications de transport personnel, bien qu'il s'agisse de très petits marchés, même après des décennies de développement.

Pragma a lancé un vélo à hydrogène, à environ 7 500 euros par vélo, et au moins 30 000 euros pour une station de recharge. Les vélos sont trop chers pour le marché grand public, mais la société s'efforce de ramener ce prix à 5 000 euros. La réduction des coûts à petite échelle améliorera en fin de compte la pénétration du marché par cette technologie, mais celle-ci est actuellement mieux adaptée aux industries lourdes et au stockage d'énergie à long terme qui ont moins de possibilités de décarbonisation.

La bonne nouvelle est que des technologies de l'hydrogène éprouvées sont déjà disponibles aujourd'hui et peuvent jouer un rôle important dans la décarbonisation des transports et des processus difficiles à forte intensité énergétique (réf. 2019 Rapport de l'AIE). En effet, certaines de ces solutions font déjà partie du portefeuille des 1000 solutions, par exemple : HYPE, Hydrosilet le Smart Energy Hub.

Lors de la table ronde, les experts ont souligné la nécessité de réduire les coûts d'investissement des infrastructures de l'hydrogène et de faire progresser les technologies dans lesquelles l'utilisation de l'hydrogène offre un avantage en termes de performance. Les parties prenantes telles que les gouvernements, les industries et le secteur privé ont besoin d'un soutien public plus important, leur donnant la confiance nécessaire pour poursuivre l'ensemble des avantages environnementaux que l'hydrogène peut permettre.