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L’hydrogène, essentiel aujourd’hui, indispensable demain

Le contexte mondial place actuellement la France face à de grands défis :

  • comment réduire les émissions polluantes et de gaz à effet de serre, dans la mobilité et la production énergétique ?
  • comment réduire la dépendance aux énergies fossiles ?
  • comment stocker l’énergie pour faciliter le déploiement des énergies de source renouvelable (EnR) et leur intégration dans le système énergétique ?
  • comment améliorer la santé et le bien-être des citoyens affectés par les pollutions diverses ?
  • comment contribuer à maintenir une France compétitive et innovante dans les grandes évolutions industrielles touchant à l’énergie et aux transports ?

L’hydrogène, vecteur énergétique polyvalent et flexible, apporte des solutions efficaces et décisives pour répondre à ces grands défis liés à la transition énergétique et à la croissance de demain.

L’hydrogène réduit la dépendance de la France aux énergies fossiles

Produit à partir d’énergies de source renouvelable diversifiées, au moyen par exemple de l’électrolyse de l’eau, l’hydrogène peut apporter à notre futur énergétique la sécurité d’approvisionnement nécessaire. Il peut être produit localement, partout sur le territoire où de l’énergie primaire est disponible et il est convertible en électricité par le biais d’une pile à combustible afin d’être utilisé dans de multiples applications telles que la mobilité (voitures particulières, véhicules utilitaires, bus, camions, etc.), le bâtiment et la ville de demain (production combinée d’électricité et de chaleur pour les usages résidentiels grâce à des piles à combustibles stationnaires), ainsi que l’industrie (pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre). Il peut également entrer dans la production de carburants et combustibles de synthèse (biocarburants, méthane de synthèse).

Si 95 % de la production de l’hydrogène s’effectue actuellement par reformage du gaz naturel (c’est-à-dire en cassant la molécule de méthane), la production d’hydrogène devrait progressivement évoluer vers la production par électrolyse à partir d’électricité décarbonée ou par vaporéformage du biométhane issu du biogaz. Ce processus permet ainsi aux territoires de produire une énergie neutre en CO2 en s’appuyant sur les ressources d’énergies renouvelables disponibles localement. Cela a un impact positif sur la balance commerciale, en réduisant les importations d’énergie fossile et en améliorant ainsi l’indépendance énergétique du pays. Le coût de l’hydrogène produit reste élevé actuellement, ce qui exige de poursuivre les efforts afin d’améliorer les conditions économiques de cette production.

L’hydrogène permet de développer la mobilité électrique nécessaire à la réduction des émissions (CO2, NOx, particules) dans les transports

En France, les transports représentent près de 30 % des consommations globales d’énergie et, à ce titre, absorbent plus de 70 % de nos importations pétrolières, contribuant à notre dépendance énergétique extérieure et au déficit commercial.

L’hydrogène permet d’offrir aux véhicules électriques une autonomie et une rapidité de recharge comparables à celles des véhicules actuels. Grâce au stockage de l’hydrogène dans des réservoirs pressurisés à 350 bars ou 700 bars, le véhicule emporte la quantité d’énergie nécessaire à une autonomie de plus de 500 kilomètres pour un temps de remplissage de moins de 5 minutes.

Les progrès réalisés ces dernières années dans le domaine des piles à combustible (durée de vie et quantité de platine mise en œuvre) rendent maintenant possible la production commerciale de véhicules à hydrogène .C’est ce que font les constructeurs Hyundai (avec son ix35) et Toyota (avec le lancement récent de la Mirai). En France, l’entreprise SymbioFCell équipe de prolongateurs d’autonomie à hydrogène des Kangoo ZE de Renault.

Un consortium d’acteurs privés et publics, Mobilité Hydrogène France, fédérés par l’AFHYPAC, a présenté en octobre 2014 un plan de déploiement sur le territoire national d’infrastructures de recharge d’hydrogène. L’étude s’appuie sur les demandes réelles et immédiates des premiers marchés professionnels que constituent les flottes captives, avant d’étendre le réseau à l’ensemble du territoire pour le marché de masse du grand public.

Les bénéfices d’un tel déploiement sont importants : outre la création d’emplois, il permettrait de réduire les émissions de CO2 et autres polluants atmosphériques. On estime qu’en termes de santé publique, il permettrait d’épargner 500 millions d’euros entre 2015 et 2030.

L’hydrogène permet le stockage massif de l’énergie pour faciliter le déploiement des EnR et les intégrer au système énergétique français

Le déploiement de plus en plus important des énergies de sources renouvelables, par nature variables comme le solaire et l’éolien entraîne un changement de paradigme : nous passons en effet d’un modèle où les moyens de production génèrent l’électricité en fonction de la demande, à un système où la production d’électricité proviendra de plus en plus de sources renouvelables dont la production est variable, totalement déconnectée de la demande. Il s’agira donc d’adapter cette production variable à la demande des utilisateurs.

Plusieurs scenarii présentés lors du Débat national sur la transition énergétique, dont en particulier celui de l’ADEME, mettent en évidence le nécessaire besoin de mobiliser des moyens de stockage massif dès que la part d’énergie renouvelable variable atteint une part significative dans le mix électrique. Des études financées par l’ADEME et les gestionnaires de réseau de gaz naturel (GRTgaz, GRDF) montrent que c’est un surplus compris entre 30 et 90 TWhe qui pourrait être disponible à l’horizon 2050. La mobilisation de tous les moyens disponibles (stockages traditionnels, stations de pompage hydraulique, gestion de la demande grâce aux Smart grids, exportations éventuelles vers les pays voisins) ne suffit pas à traiter ces surplus. Il subsiste un excédent qui peut être valorisé en transformant l’électricité en hydrogène par électrolyse. Le stockage de l’électricité renouvelable sous forme d’hydrogène est en effet le seul moyen de réaliser un stockage intersaisonnier de l’énergie pour des volumes importants. Ce stockage offre la possibilité de valoriser l’énergie renouvelable sous forme d’hydrogène dans de multiples applications : soit pour la mobilité à hydrogène soit pour l’industrie, soit enfin par l’injection dans les réseaux de gaz naturel qui constituent un potentiel de stockage, transport et valorisation très important (plusieurs dizaines de TWhe).

L’hydrogène offrira à l’économie française la compétitivité dont elle a besoin

La France est un acteur majeur de la recherche et de l’innovation dans le domaine de l’hydrogène énergie et des piles à combustibles, avec notamment le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), mais aussi avec un nombre croissant de jeunes entreprises innovantes qui sont à l’origine de plusieurs premières mondiales. A cet égard ,on peut citer McPhy Energy pour le stockage « solide » d’hydrogène sous forme d’hydrure métallique ou la société SymbioFCell qui équipe des véhicules électriques à batterie (le Kangoo ZE de Renault par exemple) de prolongateurs d’autonomie (range extenders). Par ailleurs, les sociétés Pragma Industries et Atawey commercialisent le 1er vélo électrique à hydrogène, ce qui là encore constitue une première mondiale.

L’hydrogène énergie et les technologies qui s’y rapportent (électrolyseurs, piles à combustibles et leurs applications, moyens de stockage, etc.) représentent un nouveau et formidable potentiel économique dont l’avènement impactera les systèmes énergétiques et les écosystèmes industriels stratégiques pour la France.

De nombreux pays, tels que le Japon, l’Allemagne ou les États-Unis, ont dès à présent compris l’importance de l’hydrogène énergie et investissent aujourd’hui massivement dans son développement : mise en service de plus de 100 000 piles à combustible pour la cogénération résidentielle au Japon, plus de 5 000 chariots élévateurs en service aux États-Unis, 50 stations hydrogène pour véhicules en cours de déploiement en Allemagne, mais également au Danemark, en Suède, au Royaume-Uni, aux Pays-Bas, au Canada, etc.
De même, les vecteurs hydrogène et méthane de synthèse (power–to-gas) font l’objet de plusieurs projets de démonstration à échelle industrielle en Allemagne et en Italie. Le tableau ci-dessous l’illustre largement. La France qui a développé d’excellentes technologies dans ses centres de recherche doit maintenant s’engager plus résolument dans le déploiement industriel pour développer les emplois, réussir la transition énergétique et améliorer la qualité de vie des Français.

Conclusion

L’hydrogène constitue une solution technologique de stockage et de conversion d’énergie dans laquelle il est important d’investir dès aujourd’hui.

La France dispose des forces industrielles et scientifiques qui ont contribué au développement de ces technologies. Ainsi la France, deuxième plus gros marché européen pour les véhicules automobiles, a le potentiel de devenir leader dans l’hydrogène pour le transport et le stockage énergétique, à condition que des actions rapides associant pouvoirs publics et acteurs industriels soient engagées pour initier une dynamique porteuse.

L’émergence en France d’initiatives de déploiement concret au niveau régional qui seront autant de démonstrateurs technico-économiques des atouts de l’hydrogène pour optimiser l’intégration d’énergies renouvelables et pour contribuer à une mobilité propre est donc essentielle.

La loi sur la transition énergétique pour la croissance verte promulguée en Août dernier ainsi que la solution « Mobilité écologique » de l’ « Industrie du Futur » montrent clairement que les pouvoirs publics français ont pris la mesure des enjeux. Il convient maintenant d’amplifier l’action publique requise. L’hydrogène n’est pas l’unique solution mais, dans le monde qui vient, c’est ma conviction, il n’y a pas de solution sans l’hydrogène.

L’Association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (AFHYPAC) regroupe l’ensemble des acteurs de cette filière industrielle en France : des filiales de grands groupes, des PME, des pôles de compétitivité, des laboratoires et instituts de recherche, des collectivités territoriales et des associations régionales.
Elle œuvre au développement de l’usage de technologies d’avenir autour du vecteur hydrogène énergie ainsi qu’à la création de compétences et d’emplois dans ce domaine en France.
Avec le concours de l’ADEME et de ses membres, l’AFHYPAC s’est fixée quatre grandes missions :

  1. communiquer sur les enjeux de la filière et sur les bénéfices et caractéristiques des technologies de production, stockage, distribution et reconversion éventuelle en électricité de l’hydrogène pour des usages énergétiques ;
  2. contribuer à lever les verrous qui freinent les projets de démonstration et de déploiement en France ;
  3. faciliter la concertation sociétale autour des objectifs nationaux et des initiatives locales ;
  4. influer sur le cadre réglementaire.





Cette fiche a été rédigée par l’ADEME



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