Hydrogène gris : l'hydrogène produit à partir d'hydrocarbures. L'hydrogène est dit gris lorsqu'il est fabriqué à partir de gaz naturel suivant un procédé de vaporeformage. Ce dernier permet de séparer les atomes d'hydrogène de celles de carbone auxquelles elles sont liées en présence de vapeur d'eau et de chaleur.
L'hydrogène gris est issu de ressources fossiles alors que l'hydrogène vert provient de l'électricité. Ces énergies ont un coût de fourniture qui entre directement dans la composition de celui de l'hydrogène en sortie d'unité de production (Tableau 3).
L'hydrogène (H) est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Très inflammable, il est inodore, incolore, non toxique et non corrosif.
Outre l'hydrogène « vert », il existe l'hydrogène « gris », « brun », « noir », « bleu » ou encore « jau One ». Les nuances de couleurs reflètent l'impact environnemental propre à chaque procédé de fabrication. L'hydrogène « vert » est produit grâce à un procédé appelé « électrolyse » de l'eau.
L'hydrogène noir est l'hydrogène obtenu par gazéification du charbon, procédé le plus ancien pour la production d'hydrogène à l'échelle industrielle. La gazéification consiste à effectuer une combustion incomplète de matières carbonées ou organiques en présence de vapeur d'eau.
Sur Terre, on trouve essentiellement l'hydrogène sous forme combinée - à l'oxygène dans l'eau (H20), au carbone (CH4, C2H6, etc.) - mais aussi directement sous forme gazeuse. Plusieurs phénomènes entraînent en effet une génération continue d'hydrogène dans la croûte terrestre.
Production de dihydrogène par décomposition de l'eau
H2O -> H2 + 1/2 O2). Cette solution est la plus intéressante en termes d'émission de gaz à effet de serre… à condition toutefois d'opérer cette dissociation à partir de sources d'énergie elles mêmes non émettrices de CO2**.
L'hydrogène se trouve en très grande quantité sur Terre combiné à d'autres éléments comme dans l'eau ou les hydrocarbures mais il est peu présent dans notre atmosphère qui en contient seulement 0,00005%.
Mais l'hydrogène n'est pas une solution miracle du point de vue écologique. Il génère des pollutions, et son faible rendement le rend peu avantageux pour les usages où l'électricité peut déjà remplacer les énergies fossiles.
Le principal inconvénient de l'hydrogène, c'est que l'exploitation de cette énergie coûte encore relativement cher.
Il n'y a aucune émission de polluants sur le site en question. Son usage peut donc être qualifié de propre. À ceci près qu'en général, l'hydrogène étant un gaz très peu dense, il doit être comprimé ou liquéfié, ce qui nécessite le recours à une quantité importante d'énergie qui, elle, peut ne pas être aussi propre.
McPhy Energy : la start-up française qui a révolutionné le stockage de l'hydrogène. Engie SA : le premier fournisseur de gaz naturel et d'électricité verte. Hydrogen Refueling Solutions : le seul concepteur et fabricant français de stations de ravitaillement hydrogène.
Quelles sont les voitures roulant l'hydrogène ? Aujourd'hui, seulement deux modèles roulent à l'hydrogène : le Hyundai Nexo et la Toyota Mirai. Viendront prochainement le BMW iX5 Hydrogène, l'Hopium Machina et le NamX HUV pour 2025.
Le faible rendement des voitures à hydrogène
Pour être « propre », l'hydrogène doit être vert, c'est-à-dire produit par électrolyse. Le problème, c'est que ce moyen de production est très gourmand en énergie, avec de nombreuses étapes pour que son énergie puisse faire avancer un véhicule en bout de chaîne.
Il est également possible de stocker de l'hydrogène sous forme liquide, en le refroidissant à très basse température. La liquéfaction de l'hydrogène permet d'augmenter encore plus sa masse volumique, et de réduire ainsi la taille des stockages.
En France, on ne retrouve que quelques centaines de véhicules roulant à l'hydrogène (0,3% du parc), de par la rareté des modèles pouvant l'utiliser et le faible nombre de stations de recharge, environ une cinquantaine. Autre frein, sa production est polluante.
Entre 2011 et 2020, les pays de l'Union européenne ont été à l'origine de 28 % des dépôts de brevets liés à la production d'hydrogène dans le monde. L'Allemagne (11 %) et la France (6 %) représentent plus de la moitié des dossiers d'invention émanant de l'UE.
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a assuré dans un rapport qui date déjà de 2019 que l'hydrogène est une énergie d'avenir. En effet, grâce à son faible rejet de CO2 cette énergie paraît être une alternative crédible. Effectivement associée à une pile à combustible, cette énergie ne rejette pas de CO2.
Un moteur à hydrogène utilise une pile à combustible pour produire une réaction générant de l'électricité. Cette dernière produit sa propre électricité, sans avoir besoin de la stocker.
La gazéification du charbon, utilisée auparavant par certains pays(7), avait été délaissée jusqu'à son recours massif, il y a une quinzaine d'années, par la Chine, qui produit la moitié du charbon mondial et est devenue le premier producteur mondial d'hydrogène grâce à cette technique.
Ainsi, pour produire un kg d'hydrogène, il faut 58.7 kWh d'électricité, mais l'énergie électrique qui en résulte n'est que de 13.4 kWh comme le montre le graphique ci-dessous.
Il est également possible de produire de l'hydrogène vert à partir de biomasse, par un procédé de gazéification. Le procédé consiste à chauffer à très haute température de la biomasse pour en extraire un gaz de synthèse, puis ultimement de l'hydrogène.
En France, diverses sources d'hydrogène blanc ont été détectées dans plusieurs zones telles que la Drôme, la Côte-d'Or, le Cotentin ou encore les Pyrénées.
L'hydrogène est considéré comme un « vecteur énergétique » car il offre la possibilité après avoir été produit, d'être stocké, transporté et utilisé. L'énergie contenue dans l'hydrogène peut être récupérée de deux manières : en le brûlant ou par une pile à combustible.