Hydrogène : un allié à venir pour la production d’électricité renouvelable

Un récent rapport de l’IRENA fait le point sur le rôle que peut jouer l’hydrogène dans la transition énergétique, notamment en soutien de la production d’énergies renouvelables. Entre sa capacité à stocker de l’électricité à grande puissance et sur du long terme, et le fait qu’il s’agit de la solution la plus mature pour décarboner des secteurs entiers de l’économie (transport aérien et maritime, industries lourdes), l’hydrogène devrait prendre une part croissante dans la stratégie énergétique mondiale.

La production d’hydrogène a le vent en poupe. Les projets et les législations ad hoc se multiplient, partout dans le monde, preuve de l’importance de cette technologie dans la transition énergétique mondiale. L’intérêt pour cette filière s’est accru du fait de la baisse des coûts de production d’hydrogène d’origine renouvelable et de l’urgence climatique, imposant une réduction prompte des émissions de gaz à effet de serre.

hydrogene production electricite renouvelable - Les Smart Grids

L’hydrogène : une méthode de stockage de l’énergie

Un rapport de l’Agence Internationale pour les Energies Renouvelables (IRENA), baptisé Hydrogène : perspectives pour les énergies renouvelables, propose un état des lieux de la filière et de ses perspectives.

Rappelons que l’hydrogène n’est pas une énergie propre en soit. Ce n’est même pas, à proprement parler, une source d’énergie. C’est plutôt une façon de stocker une énergie produite au préalable, et que l’on peut utiliser plus tard. Dès lors, son bilan carbone dépend essentiellement de la façon dont il est produit.

Hydrogène gris, bleu et vert

Aujourd’hui, 95% de la production mondiale d’hydrogène est générée à partir de vaporeformage de combustibles fossiles : il s’agit d’hydrogène dit « gris », dont les émission mondiales de CO2 équivalent à celles du Royaume-Uni et de l’Indonésie cumulées !

Le but est de favoriser l’hydrogène dit « vert », produit à partir d’énergies renouvelables (éolien et photovoltaïque essentiellement). Un frein d’importance se heurte encore à sa généralisation : son coût de production est entre 1,5 et 5 fois plus élevé que l’hydrogène produit à partir du gaz naturel.

Le rapport de l’IRENA évoque également l’hydrogène dit « bleu », produit par des combustibles fossiles mais en y associant un dispositif de capture et de stockage du CO2. Cette solution de transition n’est pas sans intérêt, même si elle se heurte à des freins technologiques et d’approvisionnement. « Des synergies peuvent exister entre le déploiement d’hydrogène vert et bleu, par exemple des économies d’échelle en terme de logistique ou d’utilisation finale » pointe l’IRENA.

« L’hydrogène vert devrait croître rapidement dans les années à venir”

Pour autant, l’hydrogène vert semble promis à un bel avenir : « l’hydrogène vert, produit avec de l’électricité renouvelable, devrait croître rapidement dans les années à venir. De nombreux projets en cours et prévus vont dans cette direction. L’hydrogène issu d’énergies renouvelables est techniquement viable aujourd’hui et se rapproche rapidement de la compétitivité économique » expose ainsi l’IRENA.

L’agence milite pour une accélération des investissements dans ce secteur, notamment en terme de recherche, pour continuer à réduire les coûts des électrolyseurs et de la logistique d’approvisionnement de l’hydrogène. Des cadres législatifs adaptés devront également être mis en place : les pouvoirs publics doivent soutenir l’émergence de cette filière.

Une solution de stockage idéale pour des réseaux électriques à l’heure des renouvelables

En effet, le stockage par hydrogène d’électricité renouvelable présente l’immense avantage d’être viable sur des grandes capacités et sur du long terme. Si les batteries restent plus adaptées pour gérer la flexibilité journalière, l’hydrogène est une excellente solution pour la la flexibilité saisonnière ou d’une semaine sur l’autre.

Dans l’optique de stocker l’énergie d’une centrale photovoltaïque ou éolienne de grande taille, c’est même, technologiquement, la solution la plus mature actuellement disponible. Les réseaux électriques de demain, qui accueilleront une part importante d’électricité renouvelable intermittente, auront besoin de cette capacité de stockage et de flexibilité.

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Dès lors, disposer d’une capacité de production d’hydrogène a faible coût est une nécessité, pour valoriser au maximum ces synergies entre hydrogène et EnR. Les électrolyseurs notamment s’améliorent et gagnent en efficacité et en taille : leur coût, actuellement de 840 dollars par kW, devrait baisser de moitié d’ici 2040.

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Ainsi, selon l’IRENA, l’hydrogène devrait ainsi jouer « un rôle modeste dans la prochaine décennie […] mais apporter une contribution substantielle à l’horizon 2050 ». En effet, au-delà de la stricte production d’électricité (stockée et produite ensuite), l’hydrogène est sans doute la meilleure solution pour décarboner certains usages.

La meilleure solution pour décarboner l’industrie ou les transports longue distance

D’après l’IRENA, le potentiel dans l’automobile reste réel, et il pourrait bien être valorisé dans un avenir proche. Mais ce n’est plus le secteur-clé des débouchés à venir de l’hydrogène vert. L’IRENA pense plutôt à des secteurs particulièrement difficile à décarboner, comme les industries à forte intensité énergétique ou le transport longue distance (camions, bateaux, avions).

En effet, l’l’hydrogène vert, une fois produit par une source renouvelable, peut soit servir à produire de nouveau de l’électricité (via une pile à combustible), soit être utilisé directement comme un combustible. Il est ainsi déjà utilisé dans le transport ferroviaire, comme alternative au fioul sur les voies trop coûteuse à électrifier. Il semble la meilleure option pour décarboner à moyen terme le transport maritime par cargos, et une des pistes évoquer pour produire des avions sans émissions.

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Réduire les coûts de production mais aussi d’approvisionnement

Dans l’industrie lourde, l’hydrogène peut également être utilisé directement comme combustible, et produire l’énergie nécessaire au fonctionnement des usines. L’IRENA pointe, parmi les débouchés possibles, la production d’ammoniac ou la sidérurgie.

Pour pouvoir valoriser l’ensemble de ces usages, il faut non seulement réduire le coût de production de l’hydrogène vert, mais également développer des infrastructures d’approvisionnement, notamment dans les pays ayant des objectifs climatiques ambitieux. Utiliser d’anciennes conduites de gaz (ou des conduites actuelles rendues obsolètes par l’abandon futur de ce combustible) est une possibilité.

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La transition énergétique aura besoin « de l’hydrogène propre ou des carburants dérivés de l’hydrogène”

« La décarbonisation d’une part importante des émissions mondiales nécessitera de l’hydrogène propre ou des carburants dérivés de l’hydrogène. Actuellement, des pertes d’énergie importantes se produisent lors de la production, du transport et de la conversion d’hydrogène. La réduction de ces pertes est essentielle pour la réduction du coût d’approvisionnement en hydrogène », conclue l’IRENA.

Le chantier est donc conséquent. Mais le jeu en vaut, largement, la chandelle.