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Interview d'Etienne Beeker (France Stratégie) :

En août 2014, vous avez publié une note d’analyse rapport sur la place de l’hydrogène dans la transition énergétique. Quelles en sont les conclusions ?

L’hydrogène bénéficie d’une aura exceptionnelle, car il est perçu comme une énergie « propre » et ses ressources sont réputées être illimitées. Régulièrement des plans envisagent de le voir remplacer les hydrocarbures. Le regain d’intérêt dans notre pays fait suite aux annonces de l’Allemagne de miser sur l’hydrogène pour stocker les quantités massives d’énergies renouvelables (EnR) variables produites dans le cadre de sa transition énergétique, son Energiewende. Le Centre d’analyse stratégique (CAS), devenu France Stratégie en 2013, s’était intéressé à ce vecteur énergétique et avait déjà adopté une vision plus que prudente dans deux rapports publiés en 2012, le premier sur les technologies au service du développement durable et le deuxième nommé Énergies 2050.

En effet, l’hydrogène n’est produit, aujourd’hui, qu’à des fins industrielles et selon un procédé émissif en CO2. Si générer de l’hydrogène-énergie décarboné est techniquement possible grâce à l’électrolyse de l’eau, c’est au prix d’un rendement faible et de coûts très élevés. L’utiliser pour valoriser de l’énergie renouvelable excédentaire risque fort de renchérir encore le prix de l’électricité, en raison du fonctionnement à temps partiel d’équipements lourds en investissements.

Dans le domaine de la mobilité décarbonée, le véhicule à hydrogène soulève beaucoup d’enthousiasme outre-Rhin ou au Japon, mais ne semble pas en mesure de concurrencer les véhicules thermiques ni même électriques avant longtemps, les piles à combustible (PAC) manquant de maturité. Le déploiement d’une infrastructure de distribution serait, de plus, d’un coût considérable. En outre, le contre-choc pétrolier actuel (mais aussi gazier et charbonnier) nous rappelle que le prix des énergies fossiles subit des fluctuations qui modifient les conditions de rentabilité des solutions alternatives. L’hydrogène étant un gaz particulièrement explosif, les enjeux de sécurité ajoutent une barrière supplémentaire à son développement dans les usages diffus.

Dans ses conclusions, la note de France Stratégie propose de poursuivre la recherche et développement (R&D) sur les électrolyseurs et les piles à combustible avant d’envisager un déploiement effectif ou expérimental. Le remplacement du vaporeformage du méthane, une ressource fossile non renouvelable, par l’électrolyse de l’eau serait une première étape. La note recommande, également, que l’évaluation de l’impact de solutions hydrogène prenne en compte les conséquences économiques et financières sur les autres filières (gaz, électricité, carburants).

Cette note prend le contre-pied de la plupart des analyses publiées sur le rôle que pourrait jouer l’hydrogène dans le futur. Pourriez-vous nous expliquer pourquoi ?

L’hydrogène est connu depuis très longtemps et rien n’interdit qu’il trouve sa place un jour parmi les autres vecteurs énergétiques que sont le pétrole, le gaz et l’électricité, car l’hydrogène est porteur de solutions aux différents défis énergétiques et environnementaux qui se posent à notre planète. Comme pour toute technologie, tout est une question de rythme de développement, et chacun sait que l’impatience et la précipitation coûtent cher.

La manière la plus économique de produire aujourd’hui de l’hydrogène – essentiellement utilisé dans l’industrie – est de vaporeformer du méthane (gaz naturel). Ce procédé n’a pas d’intérêt pour produire de l’hydrogène-énergie, parce qu’il vaut mieux utiliser directement le méthane comme combustible, avec comme corollaire moins d’émissions de CO2. Les deux passerelles entre l’électricité et l’hydrogène sont les électrolyseurs et les PAC. Ces technologies constituent actuellement les deux maillons sensibles de la chaîne et c’est sur elles que doit porter l’effort, même si des progrès importants ont été réalisés depuis une décennie, en particulier dans le domaine des membranes échangeuses de protons (PEM). Cependant, elles restent encore très loin de la maturité technico-économique, et la note de France Stratégie avance des chiffres qui n’ont à ce jour pas été contestés. Ceux qui veulent passer à leur industrialisation misent sur l’effet de série qui ferait baisser suffisamment les coûts, alors que nous pensons que la R&D fondamentale n’a pas fini de produire ses effets. La découverte d’un catalyseur qui ne soit pas un métal noble – aujourd’hui le platine – pourrait par exemple constituer une étape importante.

Les Allemands ayant lancé leurs premières expérimentations dans le power-to-gas depuis quelques années, profitent maintenant d’un certain retour d’expérience. Une étude récente de l’Öko-Institut (Institut d’Écologie Appliquée) reprise en détail par la presse économique allemande aboutit à des conclusions proches de celles de France Stratégie : le power-to-gas ne devrait pas être rentable avant des décennies à cause de ses très faibles rendements et de ses coûts actuellement très élevés. Il est de plus jugé inutile, car de nombreuses autres solutions restent moins onéreuses que l’électrolyse pour absorber les excédents d’électricité comme l’extension du réseau, le power-to-heat, la flexibilisation de la demande par les Smart grids, etc.

Par ailleurs, comme celle de France Stratégie, l’étude de l’Öko-Institut recommande de commencer par décarboner l’hydrogène industriel actuellement tiré du méthane.

Quelles sont, pour vous, les applications les plus matures de l’hydrogène (mobilité, stockage, vecteur énergétique, etc.) ? Pourquoi ?

Historiquement, un nouveau vecteur énergétique a toujours commencé par s’imposer dans les usages stationnaires avant ceux de mobilité pour des questions de poids, d’autonomie, de fiabilité, de sûreté, etc. Pour toutes ces raisons, et aussi parce qu’il utilise marginalement des infrastructures déjà existantes (de gaz naturel, mais aussi d’électricité), le power-to-gas devrait logiquement être la première application hydrogène à se développer.

Sa pénétration dans la mobilité oblige à relever de nombreux défis dont on entrevoit à peine les solutions : baisse du coût des PAC embarquées, stockage dans le véhicule à 700 bars – une pression proprement gigantesque, quand on sait que l’industrie travaille à des pressions dix à vingt fois inférieures –, développement d’une infrastructure de distribution, etc. Il est d’ailleurs vraisemblable que face à ces défis se développent plutôt des solutions hybrides consistant à augmenter le ratio H/C de certaines molécules carbonées. Plutôt que d’éradiquer à 100 % les émissions de CO2 des carburants, ceci permettrait de les réduire à un coût beaucoup plus raisonnable et au niveau de la sûreté, de les stocker à pression ambiante ou faible.

Quant à l’utilisation de l’hydrogène pour le chauffage des locaux, des expérimentations existent aujourd’hui mais qui utilisent le gaz naturel comme énergie primaire, donc fossile et non renouvelable, ce qui nous ramène à la question de la production de l’hydrogène-industrie et de la plus grande émissivité en CO2. Quant à imaginer un réseau d’hydrogène qui desservirait toutes les habitations, personne n’y songe sérieusement.

Du point de vue physique, il convient de rappeler que la production d’hydrogène couplant chaleur et électricité pour « casser » les molécules d’eau présente de bien meilleurs rendements que les technologies enchaînant des états énergétiques intermédiaires. Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) avait ainsi expérimenté la thermolyse de l’eau grâce à des réacteurs nucléaires à haute température.

Quels sont, selon vous, les leviers juridiques, économiques et techniques à mobiliser pour accélérer le développement de l’hydrogène comme ressource énergétique ?

En ayant en mémoire l’expérience du gaz de pétrole liquéfié (GPL), un carburant pourtant bien moins dangereux et explosif que l’hydrogène, tout le monde est bien conscient qu’un accident grave avec un véhicule à hydrogène serait rédhibitoire pour le développement de la filière. Il est donc de son intérêt que le plus haut niveau de sécurité soit assuré.

Avant de songer à des leviers administratifs ou réglementaires, il convient d’établir la cartographie des risques liés à l’utilisation de l’hydrogène par le grand public, ce qui à notre connaissance n’a pas encore été réalisé. Si l’industrie a appris à le maîtriser, son usage diffus pose d’autres types de problèmes : songeons un instant aux conséquences de fuites qui seraient dues à un mauvais entretien des véhicules (des joints en particulier) et auraient lieu dans une enceinte fermée. Bien entendu, il sera toujours possible de renforcer les contrôles techniques, mais cela aura un coût qu’il convient d’intégrer dans l’évaluation globale de la filière.

Au contraire, les contraintes sont parfois affaiblies. Il n’est pas rassurant d’observer que le Japon cherche à diminuer le niveau de sécurité des véhicules à hydrogène afin de favoriser leur développement, ou que l’Allemagne applique des réglementations identiques à l’hydrogène et au gaz naturel, alors que leurs dangerosités respectives sont sans commune mesure.

Pour en savoir plus :

Note d’analyse, Y a-t-il une place pour l’hydrogène dans la transition énergétique ? Août 2014


Etienne Beeker
22 septembre 2015




Après 10 années de R&D dans les systèmes d’information, Etienne Beeker rejoint EDF R&D, où il a été amené à s’occuper de modélisation et d’optimisation des systèmes électriques. Après plusieurs postes de responsabilité et d’expertise dans l’entreprise, il a collaboré ensuite avec l’ADEME, puis avec le CAS devenu France Stratégie (ex Commissariat Général au Plan), sur les questions liées à la prospective énergétique. Il est ancien élève de l’École polytechnique et titulaire d’un DEA de systèmes informatiques.


France Stratégie est un organisme de réflexion, d’expertise et de concertation placé auprès du Premier ministre. Quatre missions complémentaires orchestrent l’action de France Stratégie :

  • évaluer les politiques publiques, de façon indépendante et exemplaire ;
  • anticiper les évolutions de la société française, qu’elles relèvent de l’économie, du social, du développement durable ou des technologies et analyser les questions qu’elles posent à moyen terme, afin de préparer les conditions de la décision politique ;
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