L’hydrogène, LA solution pour demain ?
L’hydrogène, LA solution pour demain ? Débunkage 7 novembre 2022 Ces dernières années, on entend parler de l’hydrogène comme LA solution miracle pour sauver la planète (on exagère mais trop). Pourtant, seulement 31% des français déclarent savoir très bien de quoi il s’agit. Plus précisément, ils perçoivent ce vecteur énergétique comme étant propre et utile pour réduire les émissions de carbone. Dans les médias, on parle également de moyens de production bas carbone, et de cette fameuse “électrolyse de l’eau”. Mais au fait, c’est quoi l’hydrogène ? Est-ce qu’on le fabrique ? C’est quoi cette “électrolyse” dont j’entends parler de partout ? Nous allons répondre à toutes vos questions ! Qui est le dihydrogène H2 ? Hydrogène, dihydrogène, la même chose ? Avant toutes chose, il faut différencier l’hydrogène et le dihydrogène. L’hydrogène H est l’atome le plus petit de l’univers et le plus simple (un proton et un électron). Pourtant, il est ultra majoritaire dans l’univers, car il représente à lui seul 75% de la masse de l’univers. Mais en fait… ce n’est pas de lui dont on va parler aujourd’hui ! Et oui, il y a un abus de langage entre l’hydrogène et le dihydrogène, qui est quand à lui composé de deux atomes d’hydrogène. C’est de lui qu’on parle aujourd’hui, qui est utilisé dans l’industrie et dans les voitures dont on entend parler à la télé. Pour simplifier la suite, nous allons suivre cet abus de langage, et nous parlerons donc “d’hydrogène” à la place de dihydrogène. Présence naturelle L’hydrogène est un gaz assez rare dans la nature. Il est principalement issu de la réaction de l’eau avec certaines roches. Le problème, c’est que cet hydrogène naturel est soit consommé par de microorganismes, soit est ventilé hors de la roche et ira réagir avec d’autres composants, ce qui le fera disparaitre. H2 est donc un gaz très rare sur notre planète, mais peut tout de même parfois s’accumuler sous terre. Il existe donc des poches naturelles qui ont été découvertes, mais ces dernières ne suffisent pas pour répondre aux besoin de l’humanité. Exemple : Au Mali, un puit d’hydrogène a été découvert, et ce dernier fournit une puissance de 7kW, c’est à dire 10 fois moins puissant qu’un moteur de voiture ou 500 fois moins puissant qu’une éolienne ! On comprend donc assez rapidement le problème qui entoure la production d’hydrogène : la part naturelle est encore mal estimée, et les réserves connues ne sont pas propices à une exploitation à grande échelle. Mais alors, l’Homme peut produire cet hydrogène artificiellement ? La consommation d’hydrogène aujourd’hui Pour en savoir plus sur les besoins en hydrogène de nos industries, nous vous invitons à aller faire un tour sur l’article dédié sur notre article dédié : Consommer l’hydrogène : Où ? Pour Quoi ? Nous allons nous concentrer sur la production dédiée d’hydrogène, c’est à dire les moyens de production spécifiquement construits pour la production d’hydrogène. L’hydrogène est en immense partie produite via le Gaz naturel, le charbon, le pétrole, et d’autres moyens de production, dont l’électrolyse de l’eau dont on entend parler dans les médias, et que nous allons traiter en détail. Production avec du méthane (gaz naturel) La production d’hydrogène en utilisant du méthane et de l’eau s’appelle le vaporeformage du méthane (oui oui c’est un joli petit nom). Si on ne fait pas attention, on pourrait se dire que ce mécanisme est une bonne nouvelle : il crée de l’hydrogène en consommant un gaz à effet de serre très puissant ! Mais ce n’est pas si simple que ça. Malheureusement, le vaporeformage produit également du CO2, qui ira directement dans l’atmosphère. Et comme si cela ne suffisait pas, le processus doit se placer à 700°C pour fonctionner, il faut donc apporter beaucoup de chaleur. Aujourd’hui, on fait brûler directement du méthane pour avoir cette chaleur. Donc le méthane est combustible et réactif. Le procédé demande donc de grandes quantités de méthane, qu’on doit donc extraire du sous sol. Ces extractions entrainent notamment des pertes (fuites), qui seront émises dans l’atmosphère. Quand on fait les comptes, la production d’hydrogène grâce au méthane émet environ 13kg CO2e par kg d’hydrogène produit. Production avec du charbon Un nouveau petit nom super sympa : la gazéification du charbon. Le principe est sensiblement le même que pour le vaporeformage du méthane. En effet, on utilise du charbon (carbone pur) et de l’eau. La véritable différence par rapport au vaporeformage, c’est que le charbon (carbone pur C), ne contient pas d’hydrogène (H), contrairement au méthane (CH4). Donc il faut presque deux fois plus de charbon que de méthane pour produire la même quantité d’hydrogène. Donc les émissions par kilogramme d’hydrogène produit sont beaucoup plus importantes. Si on quantifie, on arrive à environ 20kg de CO2e par kg d’hydrogène produit. L’électrolyse de l’eau C’est quoi l’électrolyse de l’eau ? L’électrolyse de l’eau, c’est le fait d’utiliser de l’électricité pour casser les molécules d’eau. On forme alors du dioxygène et de l’hydrogène. Il n’y a donc pas de CO2 émis, donc pas d’émissions directes ! Même si ce procédé est connu depuis longtemps, il ne représente aujourd’hui que 0,1% de la production mondiale d’hydrogène. Ces constats soulèvent deux questions : Pourrait-on produire tout l’hydrogène nécessaire via l’électrolyse de l’eau ? Est ce que ce procédé est aussi propre qu’il en a l’air ? Les besoins en électricité et en eau Pour produire 1kg d’hydrogène par électrolyse, il faut 52 kWh d’électricité, soit l’énergie pour faire fonctionner un réfrigérateur standard sur deux mois. Mais alors, quelle énergie faudrait-il pour faire tout l’hydrogène produit actuellement via électrolyse ? La réponse est 3600 TWh, c’est à dire plus de 6 fois la production annuelle française, ou 80% de la production annuelle européenne ! Cela signifie qu’il faut une quantité d’électricité supplémentaire très grande pour répondre aux besoins actuels en hydrogène. Ce n’est pas impossible à termes, mais impossible dans l’immédiat. D’un autre côté, on peut se demander si ce moyen de production influerait sur les ressources en eau. Effectivement, le besoin en eau de l’électrolyse est supérieur au besoin en eau du vaporeformage du méthane. On aurait donc