Économie hydrogène

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J. B. S. Haldane envisage pour la première fois en 1923 un modèle économique basé sur l'hydrogène.

L'économie hydrogène désigne le modèle économique dans laquelle le dihydrogène (H2) servirait de vecteur d'énergie. Ce principe est envisagé pour la première fois par John Burdon Sanderson Haldane en 1923 [1].

Cette économie existe déjà, la production d'hydrogène est évalué en 2012 à 57 millions de tonnes[2] soit l'équivalent à 170 million de tonnes d'équivalent pétrole, mais on évoque surtout cette économie relativement à ses potentielles perspectives d'avenir. Car la notion d’économie hydrogène évoque aussi un système économique mondial qui pourrait se substituer à l'actuelle économie du pétrole, comme l'évoque certains prospectivistes comme Jeremy Rifkin[3].

La production à grande échelle[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Production d'hydrogène.

Actuellement, on produit l'hydrogène en usine par deux procédés principalement.

Le plus utilisé repose sur l'utilisation d'hydrocarbures ou de charbon. C'est actuellement la solution la plus économique, et celle offrant la meilleure efficacité énergétique mais son coût dépend de celui des produits pétroliers. Néanmoins, cette solution ne fait que reporter le problème de la consommation d'énergies fossiles. Ce procédé représentait 96 % de la production mondiale en 2006[4].

L'autre solution mise en œuvre est l'électrolyse de l'eau. Elle est totalement exempte de rejets de gaz à effet de serre mais est beaucoup plus onéreuse et offre un rendement plus important que la solution énoncée plus haut[réf. nécessaire]. Elle consomme de l'électricité, qui elle-même doit être produite à partir d'énergie renouvelable ce qui en ferait un système « propre » du puits à la roue.

D'autres méthodes de production sont à l'étude comme la production biologique d'hydrogène par des algues. Une ferme d'algues de la taille du Texas produirait assez d'hydrogène pour pourvoir aux besoins mondiaux. Environ 25000 kilomètres carrés suffisent pour remplacer l'utilisation d'essence aux États-Unis (moins du dixième de la surface utilisée pour la culture de soja dans ce pays).

Question du stockage et du transport[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Stockage d'hydrogène.

La question du stockage : très peu dense, l'hydrogène doit être comprimé à des pressions importantes (de 200 bars à 700 bars) pour être transportable dans un volume raisonnable. Outre les problèmes de sécurité qu'elle comporte, cette compression demande beaucoup d'énergie. Néanmoins il peut aussi être stocké dans des gazomètres à très basse pression (2 bars) puis réinjecté dans un réseau gazier à l'image de ce qui se fait déjà pour alimenter les raffineries de pétrole dans le nord de la France. Enfin il peut être stocké sous forme solide à travers des hydrures. D'autres solutions sont envisagées mais non maîtrisées pour l'instant ; le stockage sous forme liquide à très basse température est envisagé, mais non maîtrisé à bord d'un véhicule alors qu'il est maîtrisé depuis longtemps pour la fusée Ariane par exemple.

Le transport : Cela nécessiterait de mettre en place des infrastructures importantes en corrélation avec les stations pour véhicules électriques pour produire, stocker et transporter l'hydrogène sur des distances à l'échelle d'un pays. Il s'agit d'un effort comparable au développement des filières de distribution du pétrole, qui a demandé plusieurs dizaines d'années. Le coût du déploiement d'un système complet de distribution pourrait demander de 10 à 15 milliards de dollars pour les seuls États-Unis [5]. Ce frein économique implique que le passage à l'hydrogène ne peut résulter que d'un choix généralisé, et nécessite aussi l'aplanissement de toutes les difficultés existantes.

En France[modifier | modifier le code]

  • 2015 : quelques collectivités françaises disposent de plans de déploiement de stations de distribution d'hydrogène pour des véhicules à hydrogène[6], et le Département de la Manche s'est déjà doté d'une « stratégie hydrogène »[7].

2016 :

  • En février un avis de l'Ademe[8] rappelle les limites et contraintes de la filière (notamment rendement assez faible et surtout encore évalué à 150 euros/MWh pour 2030, soit deux à quatre fois le prix actuel du gaz naturel selon un travail prospectif de l’Agence internationale de l'énergie, mais encourage néanmoins le développement de l'hydrogène qui peut selon l'Ademe, grâce à ses qualités de vecteur énergétique trouver sa place dans le mix énergétique futur.
  • Le 9 mai 2016, dans le cadre de la « Nouvelle France industrielle », et à la suite d'un rapport de mission des Conseils généraux de l’économie et de l’environnement, un Appel à projet[9] du ministère de l'Environnement vise à développer une économie de l'hydrogène, via la création de chaînes intégrées et complètes de production, de conditionnement, de distribution et de valorisation d’hydrogène dans certains territoires dits « territoires hydrogène ». Les projets peuvent par exemple porter sur la mobilité, l'alimentation énergétique de sites isolés, le lissage de la production énergétique de sources intermittentes, l'injection d'hydrogène dans le réseau de gaz, des usages industriels dont cogénération [7]. Le rapport de mission cité plus haut conclue que l’hydrogène-énergie pourrait pourrait devenir «  visible » vers 2025-2030. Il recommande de structurer la filière via une feuille de route, une gouvernance adaptée et un soutien aux techniques de sécurisation, de réduction des coûts et aux technologies mâtures et de rupture du Programme des investissements d'avenir (PIA). L'AAP espère « montrer qu'un territoire, dès lors qu'il utilise une source d'hydrogène décarbonnée pour satisfaire plusieurs utilisations, peut générer un développement économique rentable et écologique ». La notion de territoire peut ici désigner un territoire urbain, rural, mais aussi des zones d'activités, ports et aéroports, ou des îles.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Dans Daedalus or Science and the Future, Cambridge, 04/02/1923
  2. (en) Sukhvinder P.S. Badwal, Sarbjit Giddey et Christopher Munnings, « Hydrogen production via solid electrolytic routes », Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment, vol. 2, no 5,‎ , p. 473–487 (DOI 10.1002/wene.50, lire en ligne)
  3. L'économie hydrogène, Après la fin du pétrole, la nouvelle révolution économique, Jeremy RIFKIN, éditions la découverte
  4. http://www.fair-pr.de/background/worldwide-hydrogen-production-analysis.php
  5. Estimation de General Motors, citée par P. Laffitte et C. Saunier, Les apports de la science et de la technologie au développement durable, rapport réalisé pour l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques.
  6. http://www.symbiofcell.com/sations-villes-france/
  7. a et b Appel à projets ; La France se dote de territoires hydrogène, brève de Environnement magazine, 10 mai 2016
  8. L’hydrogène dans la transition énergétique, Avis de l'Ademe, publié en février 2016], PDF, 7 pages
  9. Cahier des charges de l'AAP « Territoires Hydrogènes », PDF, 20 pages, AAP clôturé le 30 septembre 2016

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Jeremy Rifkin (2002) L'économie hydrogène : après la fin du pétrole, la nouvelle révolution économique , La Découverte,
  • CGDD (2015) ; Rapport Filière hydrogène-énergie (rapport n° 010177-01 ; pdf - 6.7 Mo) – septembre 2015 co-écrit par Jean-Louis Durville, Jean-Claude Gazeau, Jean-Michel Nataf, CGEDD, Jean Cueugniet, Benoît Legait, CGE, PDF, 161 p. rendu public le 3 mai 2016 ; résumé

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