Economie hydrogene

Économie hydrogène

Le terme d'économie hydrogène est utilisé pour évoquer une hypothétique future société dans laquelle le dihydrogène (H₂) servirait de vecteur d'énergie, notamment pour toutes les applications mobiles (essentiellement la voiture) et stationnaires réparties.

La thèse : le dihydrogène, forme d'avenir de l'énergie

L'hydrogène présente plusieurs caractéristiques qui le rendent séduisant :

• c'est un produit industriel usuel, qu'on peut obtenir de façon "propre" (sans émission nuisibles) sous certaines conditions (si l'électricité, les réactifs chimiques ou la chaleur nécessaires sont eux-mêmes produits proprement)
• sa combustion produit essentiellement de l'eau,
• il permet également de produire de l'électricité, via une pile à combustible, qui elle-même peut alimenter un moteur électrique, moyennant les pertes de rendement associées
• un réservoir d'hydrogène semble capable d'apporter l'autonomie nécessaire à un véhicule propre, alors que ce problème n'est pas encore résolu pour un air comprimé

L'hydrogène n'est alors qu'un intermédiaire entre la structure de production et la pile à combustible, produisant l'électricité, elle-même utilisée par un moteur électrique.

Cette structure peut sembler totalement inutile par rapport au moteur à explosion, produisant directement l'énergie cinétique à partir du carburant ; en comparant les rendements énergétiques de ces deux solutions, on s'aperçoit que la solution hydrogène est une alternative réaliste. Le rendement énergétique de la paire production d'hydrogène-pile à combustible est comparable à celui du moteur à explosion, et les pertes au niveau du moteur électrique sont quasi nulles. En outre, l'utilisation de l'intermédiaire électrique permet d'envisager des économies d'énergies par récupération au freinage, et pour l'équipement embarqué : une partie de l'énergie du moteur est aujourd'hui retransformée en électricité, ce qui entraîne d'autres pertes. L'électricité serait directement disponible dans le moteur à pile à combustible.

Autre facteur d'optimisme, le véhicule à hydrogène a des marges de progrès à faire bien plus importante que le moteur à explosion, dont le rendement est optimisé depuis des décennies par toute l'industrie automobile.

En revanche, l'utilisation directe de l'électricité par des véhicules électriques élimine une étape, conduisant à une importante économie d'énergie.

La production à grande échelle

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 le meilleur rendement énergétique. 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^[1].

L'autre solution mise en œuvre est l'électrolyse de l'eau. Elle est beaucoup plus onéreuse et offre un rendement plus faible que la solution énoncée plus haut. Mais puisqu'elle ne consomme que de l'électricité, et que l'on sait produire l'électricité proprement, elle permet d'envisager une filière entièrement propre.

Question du stockage et du transport

La question du stockage : très peu dense, l'hydrogène doit être comprimé à des pressions très importantes pour être transportable dans un volume raisonnable. Outre les problèmes de sécurité qu'elle comporte, cette compression demande beaucoup d'énergie. 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. Une solution suscite de l'espoir, même si pour l'instant elle reste à l'état d'étude fondamentale : le "piégeage" de l'hydrogène par le carbone.

Le transport : il faudrait mettre en place des infrastructures gigantesques pour produire et transporter l'hydrogène à travers le territoire. 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 ^[2]. Ce frein économique implique que le passage à l'hydrogène ne peut résulter que d'un choix généralisé, et nécessite donc l'aplanissement de toutes les difficultés existantes.

Réfutation

Toute la thèse repose sur une comparaison entre l'hydrogène et le carburant d'origine pétrolière, sous la double hypothèse :

1. que le carburant fossile ne serait plus disponible (par épuisement ou sous l'effet de mesures destinées à maîtriser le problème de l'effet de serre)
2. mais que la ressource énergétique globalement disponible resterait suffisante, de préférence sous forme d'énergie renouvelable.

Or si cette dernière hypothèse s'avère fausse, le monde n'a pas la possibilité de produire l'hydrogène et le concept d'économie hydrogène n'a plus de sens. Mais, inversement, si elle est exacte, il est plus simple, plus efficace, moins polluant et plus économique de simplement utiliser l'énergie disponible le plus possible directement, plutôt que de la convertir en hydrogène avec toutes les pertes et les difficultés que ça représente. D'autant que les énergies renouvelables sont essentiellement productrices d'électricité, forme d'énergie particulièrement commode. La conversion de l'énergie disponible en hydrogène ne peut pas être la norme, mais seulement l'exception, évitée autant que possible.

De plus, même la première hypothèse est discutable : l'épuisement des ressources fossiles se traduira par réduction de leur usage en commençant par les secteurs où leur intérêt est le plus faible, et en terminant par les secteurs où leur emploi se justifie le plus. Dont le secteur des transports, qui sera certainement l'un des derniers à renoncer aux carburants pétroliers (d'origine fossile ou synthétisés ad hoc).

C'est pourquoi seuls quelque rares organismes spécialisés dans l'hydrogène le voit dominant à l'avenir, les autres étant sceptiques ^[3], ce qui n'exclut pas qu'il soit présent dans une certaine mesure.

Voir aussi

• Chronologie des technologies de l'hydrogène
• Dihydrogène
• Hydrogène
• Véhicule propre
• Pile à combustible
• stockage d'hydrogène

Notes et références

1. ↑ http://www.fair-pr.de/background/worldwide-hydrogen-production-analysis.php
2. ↑ 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.
3. ↑ voir par exemple Why a hydrogen economy doesn't make sense ou On the Way to a Sustainable Energy Future, par Ulf Bossel (président de l'European Fuel Cell Forum) ; ou encore l'opinion de Jean-Marc Jancovici [1] et [2]

Bibliographie

L'économie hydrogène : après la fin du pétrole, la nouvelle révolution économique Jeremy Rifkin, La Découverte, 2002

Diaporama d'Ulf Bossel, Président de l'European Fuel Cell Forum

Liens externes

• http://www.enpc.fr/fr/formations/ecole_virt/trav-eleves/cc/cc0304/hydrogene/H2.htm
• Dossier sur l'hydrogène sur le site du CEA

• Dossier sur l'Alternative Hydrogène de France Innovation's

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