Afin d'atteindre les buts de la transition énergétique, la France s'intéresse désormais à la production et à l'usage d'hydrogène renouvelable et bas-carbone. Jusqu'à présent, cette énergie était principalement utilisée dans le secteur de la chimie ou du raffinage et pourrait contribuer à décartonner certains secteurs industriels, sécuriser l’emmagasinage d'électricité ou alimenter le domaine des transports. Cependant, le déploiement de la technologie hydrogène nécessite la levée d'un certain nombre d'obstacles.
En quoi consiste l’hydrogène ?
Comme l'électricité, l’hydrogène est avant tout un vecteur énergétique, et non de l'énergie elle-même, car il est produit par des réactions chimiques de ressources primaires. Les principales ressources pour la production de dihydrogène H2 sont l'eau et les hydrocarbures comme le pétrole, charbon, ou gaz naturel. Effectivement, selon la formule moléculaire H2O, chaque molécule d'eau est le résultat de l’alliance d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène. Les hydrocarbures proviennent de la combinaison de particules d'hydrogène et de carbone. Par exemple, le méthane, le principal composant du gaz naturel, a la formule CH4, l'une des constituants d'hydrocarbures. De plus, l'hydrogène est présent naturellement.
Comment produire l’hydrogène ?
En réalité, il y a plusieurs techniques de production. Le reformage à l’émanation du gaz naturel est la méthode la plus courante. Cela consiste à faire réagir du méthane avec de l'eau pour avoir un mélange contenant de l'hydrogène et du dioxyde de carbone. Ce dernier, émis par le processus, peut éventuellement être capturé et entreposé pour créer de l'hydrogène sans carbone. À la place du gaz naturel, l'emploi du biométhane est également une solution pour fabriquer de l'hydrogène décarboné. Ce dernier peut aussi être élaboré à partir d'électricité et d'eau. Les électrolyseurs divisent les molécules d'eau en oxygène et en hydrogène. Cette méthode est encore peu répandue, car elle est très coûteuse et est actuellement réservée à des usages spécifiques nécessitant des niveaux de pureté élevés, comme l'électronique. La gazéification peut produire un mélange de CO et d’H2 à partir du charbon ou de la biomasse en la brûlant.
Comment est stocké l’hydrogène ?
L'hydrogène a une densité masse-énergie très élevée, mais une très faible densité apparente. Il doit être converti pour l’emmagasiner dans un volume utilisable. En le compactant à 700 bar : 7 litres d’H2 peuvent renfermer autant d'énergie que 1 litre d'essence. La densification de l'hydrogène peut fonctionner à des pressions plus basses, mais nécessite plus d'énergie, ce qui la rend plus coûteuse. Il existe différentes méthodes de stockage comme les piles ou stockage en vrac dans des chambres à sel, en fonction de l'utilisation envisagée.