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Définition et catégories

Elément chimique le plus abondant dans l'univers, l'hydrogène (H) est classé en première place du tableau de Mendeleiev. Il s'agit de l'atome le plus simple et le plus léger : il est constitué d'un noyau contenant un proton et d'un électron périphérique.

La molécule H ₂ de dihydrogène, constituée de deux atomes d'hydrogène, est aussi communément appelée " hydrogène " (nous emploierons cette terminologie dans la fiche). C'est cette molécule H ₂ qui fait l'objet d'une exploitation chimique et suscite un fort intérêt énergétique, tant par ses possibilités d'usage que de stockage.

Vecteur énergétique d'avenir et substitut possible aux hydrocarbures, elle présente plusieurs avantages conséquents :

sa combustion génère une forte quantité d'énergie (environ 3 fois plus que l'essence à poids constant) ;

elle n'existe pas à l'état naturel mais est très abondante sur Terre sous forme atomique (eau, hydrocarbures, etc.) ;

sa combustion est non carbonée (pas d'émission de CO₂ lorsqu'il est issu de sources renouvelables) ;

elle est stockable et peut constituer un moyen efficace de stockage de l'électricité sur des durées longues.

La combustion de l'hydrogène génère environ 3 fois plus d'énergie que l'essence à poids constant.

Cependant, l'hydrogène énergie (ou vecteur hydrogène) se heurte encore à plusieurs limites :

le stockage de l'hydrogène nécessite des quantités d'énergie importantes en raison de sa faible densité (il peut être stocké sous forme comprimée, liquide ou encore d'hydrure métallique) ;

l'efficacité de son transport (énergie transportée par unité de volume) est beaucoup moins forte que celle du pétrole ou du gaz en raison de cette faible densité ;

des risques d'inflammabilité et de détonation avec l'air existent (bien que moindres que pour le gaz naturel) ;

le coût du procédé de production d'hydrogène le plus prometteur, l'électrolyse de l'eau, reste élevé ;

son utilisation grand public dans les transports nécessite la mise en place d'un réseau de stations à hydrogène (de type stations services) qui requiert des investissements considérables.

L'hydrogène énergie est prometteur à plus d'un titre. Néanmoins, son exploitation à l'échelle industrielle en est à ses balbutiements.
Différents procédés de production
L'hydrogène n'est pas disponible à l'état naturel. Il est produit par la séparation d'éléments chimiques dont l'atome H est un composant et par la mobilisation d'une source d'énergie.

La plus grande partie de l'hydrogène est actuellement produite à partir de gaz naturel et est utilisée par les industriels pour ses propriétés chimiques, en particulier dans les usines d'ammoniac (50% de la consommation mondiale) et dans les raffineries de pétrole (désulfurisation d'essence et de gazole, production de méthanol, etc.).

Plus de 95% de la production d'hydrogène est encore issue d'énergies fossiles (gaz naturel, pétrole, charbon). On appelle " hydrogène bas carbone " l'hydrogène produit grâce à une source d'énergie renouvelable ou nucléaire (ou par vaporeformage de gaz naturel si le procédé est associé à une unité de captage, stockage et valorisation du CO₂).

Près de 96% de la production mondiale d'hydrogène est encore issue d'énergies fossiles. (©Connaissance des Énergies, d'après Institution of Mechanical Engineers)

Reformage des combustibles fossiles à la vapeur d'eau (ou vaporeformage) : procédé de référence, le plus économique (mais son prix de revient reste bien plus élevé que celui du gaz naturel). Le vaporeformage du gaz naturel est la méthode la plus courante. Elle casse la molécule de méthane (CH₄), principal composant du gaz naturel, qui possède 4 atomes d'hydrogène, avec de la vapeur d'eau à 900°C. Deux réactions successives permettent de produire de l'hydrogène (H₂) et du dioxyde de carbone (CO₂) :

Ce procédé génère du dioxyde de carbone qui pourrait être capté et stocké dans le futur. Le vaporeformage du biogaz est également possible.

Electrolyse de l'eau : procédé qui nécessite de l'électricité (rentable si la production d'électricité présente elle-même un coût peu élevé). Le courant électrique décompose la molécule d'eau en hydrogène et en dioxygène (O₂) :

Ce procédé correspond à la réaction inverse de celle se produisant dans une pile à combustible. Il permet de produire un hydrogène très " propre " (si l'électricité est produite en utilisant des sources renouvelables) mais n'est pas encore viable économiquement (2 à 3 fois plus coûteux que le procédé de vaporeformage). Le rendement de cette technique est de 40% sur toute la chaîne mais peut atteindre 80% en récupérant la chaleur.

Cette électrolyse possède différentes variantes, à différentes températures :

Electrolyse basse température (< 200°C) alcaline utilisant une solution aqueuse d'acide sulfurique (H2SO4) ou d'hydroxyde de potassium (KOH) ;

Electrolyse basse température (< 200°C) utilisant un électrolyte solide :membrane polymère PEMFC conductrice de protons (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) ;

Electrolyse à haute température (> 400°C) utilisant une membrane céramique conductrice d'ions oxygène (Solid Oxide Fuel Cell), qui doit être couplée à un système solaire à concentration à un réacteur nucléaire à haute température pour profiter d'une source de vapeur bas coût ;

Gazéification et pyrolyse de biomasse (en particulier de charbon de bois) : procédé en cours de recherche et développement qui permet par exemple d'obtenir de l'hydrogène par transformation chimique du bois à très haute température (entre 1 200°C et 1 500°C). On obtient un mélange de gaz contenant de l'hydrogène (H₂) et du monoxyde de carbone (CO). Après purification de ce mélange, on obtient de l'hydrogène.

Autres procédés à l'état de recherche : d'autres techniques de production d'hydrogène sont actuellement à l'étude comme la photoélectrolyse (cellule photoélectrochimique décomposant l'eau sous l'effet de la lumière), la décomposition thermochimique de l'eau (l'eau est chauffé à 800/1 000°C grâce à l'énergie nucléaire) ou encore des microorganismes (production d'hydrogène par des bactéries modifiées sous l'effet de la lumière du soleil).

La filière hydrogène (©Connaissance des Énergies d'après CEA)
Applications
L'hydrogène peut être converti en électricité, en chaleur ou en force motrice selon l'usage final. Il a l'avantage de présenter une capacité de stockage (problématique avec l'électricité) et de pouvoir être produit sans émission de CO ₂. En tant que vecteur énergétique, il trouve ainsi :

des applications stationnaires : stockage d'énergie dans les bâtiments en assurant une fourniture d'électricité et de chaleur grâce à la cogénération, ce qui permettrait le développement des bâtiments à énergie positive ;

des applications mobiles : l'hydrogène peut alimenter des véhicules équipés de moteurs à combustion fonctionnant au gaz. Par ailleurs, un réservoir d'hydrogène peut-être associé à une pile combustible pour améliorer l'autonomie de véhicules électriques (électro-mobilité de 2e génération, dite 2G, la première correspondant aux véhicules électriques) ;

des applications industrielles : l'hydrogène est un composant chimique très employé dans l'industrie.

Notons que l'hydrogène est déjà largement utilisé dans le domaine de l'aérospatial comme combustible pour la propulsion des fusées.

La chaîne hydrogène (©Connaissance des Énergies d'après AFH ₂ - UE)

Enjeux par rapport à l'énergie
Production décarbonée de l'hydrogène
L'intérêt de l'hydrogène dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre dépend évidemment de la manière dont il est produit. Une chaîne non carbonée de production existe (électrolyse ou séquestration de CO ₂, s'il est issu des énergies fossiles).

La conjonction de trois facteurs conditionne le développement d'une filière énergétique de l'hydrogène : compétitivité en termes de prix, rendement énergétique et absence d'émission de CO ₂.
Gestion des intermittences des énergies renouvelables
Avec les piles à combustible, l'hydrogène énergie permet de stocker et de produire de l'électricité à la demande, valorisant ainsi les énergies renouvelables intermittentes.
Stockage et transport de l'hydrogène
L'hydrogène est difficile à stocker et à transporter, en raison de sa faible densité énergétique par unité de volume. Le transport s'effectue généralement en bouteilles ou en pipelines sous forme comprimée : le gaz peut être comprimé de quelques dizaines de bars à 350 ou 700 bars pour être acheminé. D'autre part, il est possible de le liquéfier l'hydrogène à -253°C mais cette transformation est très énergivore. Notons également la possibilité de transporter l'hydrogène sous forme d'hydrure métallique (la réaction d'hydruration est en effet réversible).

Le réseau de gaz naturel peut aussi contenir de l'hydrogène jusqu'à 20% en volume mais cela nécessite de le purifier en aval du réseau. Notons qu'il faut dix fois plus d'espace pour stocker de l'hydrogène gazeux par rapport à l'essence.
Utilisation dans les transports
Le secteur des transports offre un potentiel de développement majeur au vecteur hydrogène : celui-ci peut être utilisé directement dans des moteurs à combustion interne ou dans des piles à combustible. Des moteurs à combustion utilisant l'hydrogène équipent déjà des bus et des bennes à ordures ménagères sous forme d'hythane (mélange 20% hydrogène / 80% gaz naturel).
Sécurité
La réputation de l'hydrogène pâtit de quelques accidents historiques comme l'incendie du dirigeable Hindenburg en 1937 ou l'explosion de la navette Challenger le 28 janvier 1986. Néanmoins, ce gaz se révèle moins dangereux que le gaz naturel. Dans les voitures fonctionnant à hydrogène, on rajoute un colorant au gaz. En cas de fuite, l'hydrogène est invisible, inodore et n'est chaud qu'au-dessus de la source. Etant très léger, le gaz se libère verticalement, ce qui constitue un avantage en termes de sécurité.

Acteurs majeurs

On peut distinguer deux grandes catégories d'acteurs de la filière hydrogène : les centres de recherche qui travaillent sur les procédés de production et de transport les plus performants (en France, notamment le CEA, le CNRS ou IFP Énergies nouvelles) et les industriels qui travaillent sur les débouchés de ce vecteur énergétique (constructeurs automobiles ou groupes gaziers comme Air Liquide). En France, la filière est mise en valeur auprès des acteurs économiques et du grand public par l'association française de l'hydrogène (AFH ₂).

Unités de mesure et chiffres clés

La production industrielle mondiale d'hydrogène gazeux atteint actuellement près de 130 Mtep, soit environ 1,5% de la production mondiale d'énergie.

Zone de présence ou d'application

Plusieurs pays se trouvent à la pointe de la recherche appliquée à l'hydrogène : l'Allemagne avec le programme H₂ Mobility et Callux, le Japon avec le Japanese Large Scale Fuel Cell Demonstration Programme ou encore les Etats-Unis avec le US National Hydrogen & Fuel Cell Program.

En 2007, le Canada et les États-Unis ont convenu de créer une " autoroute verte ", un réseau de 200 stations de ravitaillement en hydrogène entre la Colombie-Britannique et la Californie.

La ville de Londres, en Angleterre, s'est engagée à réduire ses émissions de 60 % d'ici 2025 et a acquis une flotte de huit autobus à hydrogène dans cette optique.

Passé et présent

1671 : Première intuition : Robert Boyle rapporte que les vapeurs dégagées par la dissolution de fer dans l'acide chlorhydrique sont hautement inflammables

1766 : Découverte de l'hydrogène par Henry Cavendish qui isole le gaz

1781 : Démonstration par Cavendish de la formation d'eau lorsque l'hydrogène brûle. Le chimiste français Antoine Lavoisier appelle le gaz hydrogène

1839 : Découverte de la pile à hydrogène

1898 : Première liquéfaction de l'hydrogène obtenue par l'anglais Sir James Dewar

Futur

L'utilisation de ce gaz comme vecteur énergétique, notamment dans le secteur des transports et la production d'électricité, constitue un défi important. Le marché des piles à combustible et le secteur des transports constituent deux perspectives majeures en vue d'une utilisation plus importante de l'hydrogène.

Concrètement

Aujourd'hui, avec 1kg d'hydrogène, une voiture peut parcourir 100 km. Toyota a conçu un modèle avec une autonomie de 850 km. A titre de comparaison, les voitures électriques disposent généralement d'une autonomie maximum de moins de 500 km (un record de 1 600 km d'autonomie a toutefois été établi par les Allemands en 2011).

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Définition et catégories Elément chimique le plus abondant dans l'univers, l'hydrogène (H) est classé en première place du tableau de Mendeleiev. Il s'agit de l'atome le plus simple et le plus léger : il est constitué d'un noyau contenant un proton et d'un électron périphérique.

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Les géants de l'hydrogène unissent leurs forces

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Les géants de l'hydrogène unissent leurs forces

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Les promoteurs de la cause de l'hydrogène unissent leurs forces pour parler d'une seule voix. Mardi, à Davos, les dirigeants de 13 multinationales de l'énergie, de l'industrie et du transport ont annoncé la création de l'Hydrogen Council, un conseil ayant vocation à contribuer à accélérer l'utilisation de l'hydrogène comme nouveau vecteur d'énergie dans notre vie quotidienne. Il s'agira aussi d'influencer l'évolution du cadre réglementaire et à fédérer les efforts de ses membres, qui seront à la fois concurrents et partenaires. " On est à un tournant. L'hydrogène peut être un vecteur d'énergie propre à grande échelle d'ici à très peu de temps. Ce n'est pas de la science-fiction ", estime l'un des membres de ce club.

Le Conseil de l'hydrogène réunit quatre groupes français (Air Liquide, Alstom, Engie, Total), trois sociétés allemandes (BMW, Daimler, Linde), des acteurs asiatiques (Toyota, Honda, Hyundai, Kawasaki) ainsi qu'Anglo-American et Shell. Ses membres déclarent investir en cumulé 1,4 milliard d'euros par an dans le développement de ce gaz. Leur ambition est d'unir leurs forces et d'intensifier encore leurs investissements dans le développement et la commercialisation de l'hydroge?ne et des piles a? combustible.

Essentiellement présent dans des applications industrielles et dans les fertilisants, l'hydrogène peut aussi être utilisé pour l'automobile ou dans les foyers. Si les technologies existent et sont déjà testées, reste à faire baisser les coûts de production et de distribution comme a su le faire l'industrie solaire. " Une voiture à l'hydrogène coûtait 1 million d'euros il y a cinq ans. Aujourd'hui, on est à 60.000 ou 70.000 euros. C'est le prix d'une Tesla ", fait valoir un avocat de la cause de l'hydrogène.

Encore peu connu du grand public et souvent perçu comme dangereux, l'hydrogène permet de fournir de l'énergie sans émettre de CO2. Il peut être produit en utilisant des sources d'énergies renouvelables.

" Nous appelons aujourd'hui les dirigeants du monde entier à s'engager en faveur de l'hydroge?ne, afin que nous puissions, ensemble, nous donner la possibilite? d'atteindre les objectifs climatiques de l'Accord de Paris ", a déclaré Benoi?t Potier, le PDG d'Air Liquide. Le Conseil est dirige? par deux co-pre?sidents issus de deux re?gions et secteurs diffe?rents, Air Liquide et Toyota.

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Les géants de l'hydrogène unissent leurs forces

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Les promoteurs de la cause de l'hydrogène unissent leurs forces pour parler d'une seule voix. Mardi, à Davos, les dirigeants de 13 multinationales de l'énergie, de l'industrie et du transport ont annoncé la création de l'Hydrogen Council, un conseil ayant vocation à contribuer à accélérer l'utilisation de l'hydrogène comme nouveau vecteur d'énergie dans notre vie quotidienne.

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5 kg d'hydrogène, pour 500 kilomètres, environ 50 euros. Un niveau similaire à celui du gazole.

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Les voitures fonctionnant sur une pile à combustible ont besoin d'hydrogène, stocké dans des réservoirs à très haute pression, et d'oxygène. Elles rejettent uniquement de l'eau.

Un carburant abondant

La pile à combustible qui équipe la Toyota Mirai et la Hyundai ix35 Fuel Cell transforme l'énergie chimique fournie par l'hydrogène en énergie électromécanique, par une réaction qui est l'inverse d'une électrolyse. Deux matières premières sont nécessaires. De l'hydrogène, stocké dans des réservoirs à très haute pression (700 bars dans le cas de la Mirai), et de l'oxygène, contenu dans l'air. Et le seul rejet est constitué par de la simple eau. L'électricité produite alimente le moteur électrique qui propulse le véhicule. La différence entre une voiture électrique et une autre utilisant une pile à hydrogène tient donc à la source de l'électricité: une batterie dans le premier cas, un réservoir d'hydrogène dans le second.

Un prix proche de celui du gazole

La Toyota Mirai sera mise en vente au prix de 66. 000 euros (hors TVA) environ en Allemagne. À ce prix, le marché visé est forcément limité. Les progrès en termes de coût de production sont déjà réels cependant, puisque les chiffres évoqués il y a quelques années tournaient autour de 200 000 euros. Le carburant ne représentera pas, lui non plus, une excellente affaire. Cinq kilos d'hydrogène, nécessaires pour rouler pendant 500 kilomètres, coûtent une cinquantaine d'euros. Un niveau similaire à celui du gazole.

Des véhicules presque propres

Les voitures fonctionnant sur une pile à combustible appartiennent à la famille des véhicules à zéro émission. Elles ne rejettent que de l'eau, produite de la réaction entre l'hydrogène et l'oxygène. Pour autant, le bilan global est plus mitigé. Produire de l'hydrogène nécessite en effet beaucoup d'énergie. Le mode de production le plus courant - car le moins coûteux - utilise le gaz naturel comme matière première. En tenant compte de la production d'hydrogène, une voiture utilisant une pile à combustible émettra environ 120 grammes de CO2 par kilomètre, contre 160 grammes pour le même véhicule équipé d'un moteur diesel.

Des infrastructures encore insuffisantes

Quelques minutes suffisent pour faire le plein d'hydrogène dans une station-service. En revanche, il faut construire de telles stations équipées de cuves d'hydrogène. Cela représente un coût compris entre 1 et 1,5 million d'euros par unité. Il faut aussi mettre en place la chaîne logistique nécessaire afin d'acheminer l'hydrogène dans les stations-service.

Un mode de propulsion sûr

Les risques liés au stockage à très haute pression d'hydrogène dans le réservoir d'une voiture ont longtemps été considérés comme le frein principal au développement de la voiture à pile à combustible. Avec la commercialisation de la Hyundai ix35 Fuel Cell et de la Toyota Mirai, ils sont cependant maîtrisés aujourd'hui. Les constructeurs ont en effet effectué tous les tests réglementaires avant de les lancer. Selon Toyota, la Mirai obtiendra 5 étoiles à l'équivalent japonais des tests Euro NCAP, soit la meilleure note possible.

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La pile à combustible fait le plein d'hydrogène

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Les voitures fonctionnant sur une pile à combustible ont besoin d'hydrogène, stocké dans des réservoirs à très haute pression, et d'oxygène. Elles rejettent uniquement de l'eau. La pile à combustible qui équipe la Toyota Mirai et la Hyundai ix35 Fuel Cell transforme l'énergie chimique fournie par l'hydrogène en énergie électromécanique, par une réaction qui est l'inverse d'une électrolyse.

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Nouvelles et France Inter évoque l'ancienneté de ce dispositif et son caractère prometteur ( taille, production etc...)

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Pollution, effet de serre, particules fines... Depuis les années 1980, les climatologues mettent en garde contre les désastres causés par le dioxyde de carbone. À l'heure de la triche organisée par Volkswagen et de la grande conférence sur le climat COP 21, qu'est-ce qui a changé ? Pas grand-chose.

Les véhicules diesel vont (presque) être bannis de Paris et une réduction de 40% des émissions est promise d'ici à 2030. Pour les solutions alternatives, on repassera.

Pourtant, dès le XIXème siècle, a été développé un système produisant de l'énergie verte et ne rejetant que de l'eau : la pile à combustible. Rien à voir avec le lapin Duracell, ce dispositif est aujourd'hui en passe de révolutionner tout le quotidien technologique, depuis la voiture jusqu'au smartphone.

"Troisième révolution industrielle"

C'est en pleine guerre froide que les États-Unis développent le premier prototype de pile à combustible pour ses fusées Apollo, sur le modèle créé un siècle plus tôt par le physicien britannique William Grove.

Sur le papier, le procédé est du niveau d'un cours de chimie de lycée : la pile est alimentée d'un côté par du dihydrogène (H2, communément appelé "hydrogène") et de l'autre par de l'air (O2). Une électrolyse inversée est mise en place, c'est-à-dire que les protons de l'hydrogène traversent une membrane en platine pour rejoindre l'air, tandis que les électrons prennent un chemin détourné, produisant au passage de l'électricité ; le dispositif ne dégageant que de la vapeur d'eau.

Aux débuts des années 2000, l'économiste américain Jeremy Rifkin s'est positionné comme gourou de cette pile à combustible, promettant une " troisième révolution industrielle" :

Dans l'ère qui vient, des centaines de millions de personnes produiront leur propre énergie verte à domicile, au bureau, à l'usine, et ils la partageront entre eux sur un internet de l'énergie, exactement comme l'information en ligne aujourd'hui."

De quoi convaincre industriels et gouvernements de l'avenir de la technologie. Dès 2004, les experts de la Commission européenne ont estimé que "l'hydrogène est l'une des voies les plus prometteuses pour développer de l'énergie électrique renouvelable, et la pile à combustible sera le moyen le plus efficace pour y parvenir". Avant d'annoncer un investissement public-privé de 2,8 milliards d'euros.

Rechargé en 3 à 5 minutes

La Mirai de Toyota
Dix ans plus tard, le recours à l'hydrogène commence tout juste à apparaître. En premier lieu dans l'automobile, où il alimente des voitures électriques d'un nouveau genre.

Toyota a lancé sa Mirai, héritière de la populaire Prius, Hyundai commercialise au compte-gouttes son ix35 Fuel Cell et Honda s'apprête à suivre avec son FCV. Les trois constructeurs asiatiques revendiquent une autonomie autour de 600 kilomètres, soit une véritable rupture par rapport aux voitures électriques (la Zoé de Renault parcourt au mieux 175 bornes).

Mieux, les piles à combustible des véhicules se rechargent en trois à cinq minutes, soit comme un plein classique, bien plus vite que les actuels électriques (il faut compter quarante minutes pour 80% de batterie avec le "super chargeur" de Tesla Motors).

Les barrières de la durée de vie et du coût des piles ont été levées", estime Pascal Mauberger, président de l'Association française pour l'Hydrogène et les Piles à Combustible (Afhypac). "Et avec des volumes croissants, les constructeurs automobiles vont encore faire baisser les prix."

Pour l'heure, la voiture à hydrogène reste chère : il faut compter 80.000 euros pour acquérir une Toyota Mirai. Trois fois plus qu'une Prius hybride !

Toutefois, ce tarif s'avère déjà vingt fois moins cher que les premiers prototypes présentés par le Japonais il y a dix ans. Les experts estiment que la prochaine série (prévue pour 2020 par Toyota et 2018 pour Hyundai) affichera un prix "similaire à une voiture classique".

En parallèle de l'auto, tous les types de transport testent la pile à combustible : depuis les bus "verts" en Californie et en Allemagne, aux bateaux marseillais et sous-marins japonais, en passant par les scooters chinois ou les drones militaires américains...

La problématique du stockage

Si les constructeurs se mettent en branle, une question n'est pas encore réglée : le stockage de l'hydrogène. Rouler avec sa pile à combustible c'est bien, tomber en panne sèche par manque de stations c'est ballot.

Il faut donc créer ex nihilo un outil de distribution à l'échelle planétaire. Et cela prendra du temps. "Plusieurs décennies", estime la Commission européenne, qui évoque un coût de 100 à 200 milliards d'euros pour équiper 30% des stations-services européennes.

L'enjeu est de réussir à délivrer du combustible à un prix compétitif", explique Pierre-Étienne Franc, directeur des marchés et des technologies avancées chez Air Liquide. "Deux éléments vont y contribuer : le nombre de recharges effectuées par station en une journée et le prix de construction de la station qui doit encore baisser."

La FCV de Honda
Actuellement, l'installation d'une station coûte 1,5 million d'euros, d'où leur très faible présence (en France, on en comptera bientôt cinq, dont une inaugurée ce lundi 7 décembre à Paris par Anne Hidalgo ; et 50 en Allemagne). Mais l'avantage de ces stations est que l'hydrogène est généré directement sur place par une électrolyse de l'eau à partir d'électricité décarbonée.

"Une belle connerie" pour Elon Musk

Néanmoins, stocker l'hydrogène sous pression à 700 bars n'est pas une mince affaire : il faut assurer une étanchéité du réservoir puisque le gaz est hautement inflammable au contact de l'air (on se souvient de l'incendie du dirigeable Hindenburg en 1937). Un danger brandi par les hydrogéno-sceptiques avec, en tête, le patron de Tesla Motors Elon Musk:

L'hydrogène est un gaz invisible et il est alors extrêmement inflammable. Pour stocker de l'énergie, il est incroyablement stupide de choisir de l'hydrogène. [...] Cela convient peut-être pour une fusée mais certainement pas pour les automobiles. La pile à combustible est une belle connerie..."

Pourtant, Toyota assure que sa Mirai est bardée de capteurs capable de détecter toute fuite, et que la structure du véhicule à base de plastique renforcé au carbone est prévue pour protéger la pile en cas de choc sévère.

L'iPhone 6 démonté par Intelligent Energy
"Comme tout vecteur énergétique, quand on concentre l'hydrogène, il y a un risque d'explosion", note Pascal Mauberger de l'Afhypac. "Mais ce risque est vraiment bien maîtrisé. Cela fait plusieurs dizaines d'années que l'hydrogène est utilisé sans danger dans l'industrie."

Un iPhone à hydrogène

Face aux questions d'approvisionnement et de coût, la révolution de la pile à combustible changera peut-être le quotidien avant les transports. Les chercheurs britanniques d'Intelligent Energy ont mis au point des mini-piles à combustible capables d'alimenter un smartphone ou un ordinateur.

Cet été, ils ont même "réussi à créer une pile si fine qu'elle s'intègre dans le châssis d'un iPhone 6 sans altération", explique leur PDG, Henri Winand. Résultat : le téléphone d'Apple s'alimente proprement et affiche une autonomie d'une semaine !

Une évolution sur laquelle lorgne la firme, elle a d'ailleurs déjà déposé des brevets en ce sens. Intelligent Energy table sur 2017 pour voir arriver les premiers smartphones dotés de pile à combustible intégrée. L'achat de cartouches d'hydrogène remplacera-t-il bientôt la quête d'un câble d'iPhone ?

Les maisons se mettent aussi à l'hydrogène. Le Japonais Panasonic propose déjà une pile à combustible pour l'habitat. Il s'agit d'une chaudière qui produit de l'électricité pour la maison à partir du gaz de ville, tandis que la chaleur émise par la réaction servira à produire de l'eau chaude pour les sanitaires et le chauffage.

Ce nouveau type de chaudière est déjà en place en Mosellepour alimenter aussi bien une maison individuelle que toute une crèche. Cela "permet de générer du courant avec des rendements élevés sans rejeter ni oxydes de soufre ni particules", s'enthousiasme le Commissariat à l'Énergie atomique et aux Énergies alternatives (CEA).

Rendez-vous à la COP 36
Boris Manenti
À quand un monde fonctionnant avec des piles à combustible ? Difficile à dire... Pascal Mauberger de l'Afhypac s'affiche optimiste :

Dans cinq ans, quelques milliers de véhicules à hydrogène rouleront en France pour que d'ici à 2030 ils représentent 15 à 20% du parc automobile."

Pierre-Étienne Franc d'Air Liquide penche lui pour "une dizaine d'années" avant de voir "une généralisation de ces voitures et des solutions pour smartphone qui existent déjà, mais ça ne sera pas encore un marché de masse".

D'autres sont beaucoup plus sceptiques. Comme Jean-Marc Jancovici, ingénieur et consultant spécialisé dans le climat, qui n'y voit pas une "énergie renouvelable de masse" :

La pile à combustible est une découverte vieille de plus d'un siècle : si c'était une solution miracle, il y a longtemps que nous le saurions !"

Rendez-vous en 2030 pour un bilan lors de la COP36.

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Pollution, effet de serre, particules fines... Depuis les années 1980, les climatologues mettent en garde contre les désastres causés par le dioxyde de carbone. À l'heure de la triche organisée par Volkswagen et de la grande conférence sur le climat COP 21, qu'est-ce qui a changé ? Pas grand-chose.

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C'est le pourcentage de consommation énergétique couvert par les énergies renouvelables ( RTE source citée ce soir)

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La pile à combustile: recharge très rapide? 

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La pile à combustile: recharge très rapide? 

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Arte vulgarisation
https://www.youtube.com/watch?v=7ZzVwI5zwY0

les stations de recharge
https://bfmbusiness.bfmtv.com/entreprise/pourquoi-les-stations-de-recharge-pour-voiture-a-hydrogene-sont-encore-rares-en-france-1324448.html

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Un engouement dans le milieu des médias "automobile". Beaucoup parle de la mirai de Toyota Le constructeur japonais estime que les ventes mondiales de véhicules à pile à combustible passeront de 3.000 cette année à 30.000 après 2020

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Un engouement dans le milieu des médias "automobile". Beaucoup parle de la mirai de Toyota Le constructeur japonais estime que les ventes mondiales de véhicules à pile à combustible passeront de 3.000 cette année à 30.000 après 2020

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57 000 euros aujourd'hui

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La Toyota Mirai est le premier modèle à hydrogène de Toyota mais aussi la première voiture à hydrogène industrialisée à grande échelle dans le monde. En Europe, sa commercialisation se limite aux pays où l'infrastructure de ravitaillement est suffisante. Elle n'est pas encore disponible en France.
Commercialisation

Disponible en Europe depuis octobre 2015, la Toyota Mirai n'est proposée que dans les pays où l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène est jugée " suffisante " par le constructeur. Ainsi, sa commercialisation européenne est aujourd'hui limitée à 4 pays : Allemagne, Danemark, Belgique et Royaume-Uni.

En France, aucune date de commercialisation n'est encore annoncée mais son lancement interviendra dès lors que l'infrastructure sera présente.

Prix de la Toyota Mirai

La Toyota Mirai est vendue à partir de 66.000 € HT sachant que le constructeur préfère davantage orienter ses clients vers le leasing avec une offre à 1200 €/mois sur le marché allemand.

Si elle venait à être commercialisée en France, la Toyota Mirai serait éligible au bonus de 6300 €.

Le fonctionnement de la Toyota Mirai

Dotée de la toute dernière génération du TFCS (Toyota Fuel Cell System), la Toyota Mirai fait appel à deux sources d'énergie :

Une pile à combustible de 114 kW (155 ch) servant à transformer l'hydrogène stocker dans les deux réservoirs en électricité

Une batterie Ni-Mh de 1.6 kWh issue de la Camry hybride qui vient récupérer l'énergie lors des phases de freinage et de décélération et apporte un supplément de puissance en phase d'accélération

Ces deux sources d'énergie viennent alimenter un moteur électrique de 113 kW (154 ch) et 335 Nm permettant à la Toyota Mirai d'atteindre jusqu'à 178 km/h de vitesse maximale et d'abattre le 0 à 100 km/h en 9.6 secondes.

A l'usage, la Toyota propose trois modes de conduite - Normal, Eco et Power - ainsi qu'un mode " brake " permettant d'accentuer le frein moteur et la récupération d'énergie.

Réservoirs et batterie de la Toyota Mirai

La Toyota Mirai est alimentée par deux réservoirs (en jaune sur le schéma) capables d'embarquer jusqu'à 5 kilos d'hydrogène à une pression de 700 bars.

Située à l'arrière, au dessus du second réservoir à hydrogène, la batterie Ni-Mh cumule 1.6 kWh d'énergie et permet d'apporter un complément de puissance lors des phases d'accélération.

Ravitaillement de la Toyota Mirai

Alors que la Prius peut utiliser n'importe quelle station-service pour réaliser son plein, la Toyota Mirai doit compter sur un réseau d'infrastructures de ravitaillement à hydrogène spécifique.

Concrètement, la procédure de ravitaillement n'est pas plus compliquée qu'un plein classique. Une fois raccordé à la voiture par le biais d'une pistolet, la station évalue automatiquement le différentiel de pression pour enclencher, ou pas, le ravitaillement en hydrogène de la voiture.

A noter que la Mirai a besoin de stations à hydrogène fonctionnement à 700 bars pour effectuer l'intégralité de son plein.

Design de la Toyota Mirai

Côté design, Toyota joue clairement la carte de la rupture avec la Mirai qui se distingue des autres modèles de la marque avec un style innovant évoquant la " mobilité du futur ". Objectif : séduire les early-adopters, premiers clients de la berline à hydrogène.

Dotée d'un profil en " goutte d'eau ", la Mirai arbore d'impressionnante prises d'air latérale encadrées de barres chromées destinées à renforcer sa calandre. A l'arrière, les formes sont tout aussi particulières et permettent à la Mirai d'adopter un look bien à elle dont seuls quelques infimes détails sont partagés avec la Toyota Prius 4.

Intérieur de la Toyota Mirai

A l'intérieur, l'ensemble de l'instrumentation est concentrée au centre du tableau de bord à travers un large écran TFT à cristaux liquide de 11 cm de diagonal. On y retrouve le niveau du réservoir à hydrogène, la vitesse actuelle, l'autonomie restante ainsi qu'un panneau laissant entrevoir le fonctionnement du véhicule. Le conducteur peut également faire défiler certaines informations comme l'historique des consommations.

Au dessus du sélecteur de vitesses, un panneau permet de régler la température à bord grâce à des boutons capacitifs.

Côté habitabilité, la Toyota Mirai souffre de ses nombreux composants et ne propose que 4 places. Le volume de coffre est également réduit en raison de ses réservoirs à hydrogène.

Autonomie et consommation de la Toyota Mirai

En termes de consommation, Toyota annonce une moyenne de 0.76 kg/100 km en cycle mixte, soit une autonomie totale de plus de 500 kilomètres.

Essai de la Toyota Mirai

Automobile-Propre a eu l'occasion de prendre le volant de la voiture à hydrogène de Toyota pour un essai complet à découvrir en lien ci dessous.

Fiche technique de la Toyota Mirai

Galerie photos de la Toyota Mirai

Vidéos de la Toyota Mirai

Vidéo de présentation

Processus de fabrication de la Mirai

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Toyota Mirai : autonomie, consommation, prix, technique...

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La Toyota Mirai est le premier modèle à hydrogène de Toyota mais aussi la première voiture à hydrogène industrialisée à grande échelle dans le monde. En Europe, sa commercialisation se limite aux pays où l'infrastructure de ravitaillement est suffisante. Elle n'est pas encore disponible en France.

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les transports ce n'est pas que les voitures!

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les transports ce n'est pas que les voitures!

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C'est par bateau que s'effectue la plus grande proportion d'échange de marchandise

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ENERGY OBSERVER, le premier navire hydrogène autour du monde. L'odyssée pour le futur.

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centrale solaire/stockage hydrogène ce qui donne la plus grande batterie du Monde

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Plus grosse que celle de : de France () va construire en Guyane la plus grosse centrale du monde de production et stockage d'électricité renouvelable. Son parc de panneaux photovoltaïques de 55 MW sera couplé avec une capacité de stockage de 120 MWh à base d'hydrogène, plus un stockage d'appoint par batteries lithium-ion de 20 MWh. Soit 140 MWh au total, contre 129 MWh pour celle de , située en Australie.

" L'alliance de deux technologies de stockage permet de profiter des avantages de chacune, détaille Sylvain Charrier, le directeur du développement de HDF pour l'Outre-mer. L'hydrogène stocke l' sur de longues périodes, tandis que les batteries sont capables de restituer l'électricité très rapidement, dans la milliseconde. " L' électricité solaire sert à hydrolyser de l'eau, produisant de l'hydrogène (et de l'), stocké sous forme de comprimé dans de grands conteneurs de 12 mètres de long. L'opération inverse produit de l'électricité dans une pile à combustibles . Ainsi, " la centrale ne rejettera que de l'oxygène et de la vapeur d'eau ", assure Sylvain Charrier.

Avec le stockage, le taux de disponibilité atteint 85 %

La Centrale électrique de l'Ouest guyanais () pourra alimenter l'équivalent de 10.000 en énergie verte à raison de 10 MW en journée (en tenant compte du pic de consommation de fin de journée) et 3 MW la nuit, en heures creuses. Pour Sylvain Charrier, cette future centrale électrique s'apparente donc plus à une production par gaz ou nucléaire, capable de fournir du courant de façon continue. " Notre taux de disponibilité (le pourcentage du temps durant lequel la centrale est effectivement opérationnelle) est supérieur à 85 %, contre 83 % pour le thermique, 82 % pour le nucléaire, ou 18 % à 20 % pour le solaire. "

Le projet, qui a coûté 90 millions d'euros, n'a nécessité aucune subvention publique. " Nous sommes la preuve concrète que la production et le stockage à partir d'énergies renouvelables peuvent être économiquement rentables ", se félicite Sylvain Charrier. " CEOG démontre que la Guyane peut tendre vers l'autonomie énergétique ", a également loué le président de la Collectivité territoriale de Guyane Rodolphe Alexandre.

HDF a réalisé en 2018 une autre première mondiale avec l'installation en Martinique d'une pile à combustibles de 1 MW valorisant l'hydrogène coproduit par la raffinerie de la Sara (Société anonyme de la raffinerie des Antilles). " Le gaz était jusqu'ici perdu ou brûlé dans des torchères ", appuie Sylvain Charrier. L'entreprise a d'autres projets de batteries de stockage en France métropolitaine et elle est par ailleurs en train de construire sa propre usine de piles à combustibles en Aquitaine, qui devrait être opérationnelle en 2019.

La Centrale électrique de l'Ouest guyanais (CEOG), photovoltaïque, dispose d'une capacité de stockage de 140 MWh.

Elle est capable de produire de l'électricité en continu.

D'autres projets de ce type sont en cours, car ils sont économiquement rentables.

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La plus grande batterie de stockage électrique du monde s'installe en Guyane

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Plus grosse que celle de : de France () va construire en Guyane la plus grosse centrale du monde de production et stockage d'électricité renouvelable. Son parc de panneaux photovoltaïques de 55 MW sera couplé avec une capacité de stockage de 120 MWh à base d'hydrogène, plus un stockage d'appoint par batteries lithium-ion de 20 MWh.

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Une solution hybride de stockage de l’énergie et de cogénération à destination des bâtiments et des EcoQuartiers

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Une solution hybride de stockage de l’énergie et de cogénération à destination des bâtiments et des EcoQuartiers

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La start-up Sylfen et le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives ont annoncé avoir conçu, assemblé et testé avec succès le premier démonstrateur fonctionnel du Smart Energy Hub, une solution hybride de stockage de l'énergie et de cogénération à destination des bâtiments et des EcoQuartiers. Baptisée SmartHyes, cette technologie trois-en-un intègre trois systèmes énergétiques : électrolyseur, pile à hydrogène, co-générateur gaz. Précisions.

Le système validé par la start-up Sylfen et le CEA " marque une étape clé dans la stratégie de valorisation industrielle de la technologie française d'électrolyse réversible à haute température ".

En effet, alors qu'il n'était que théorie, le Smart Energy Hub, système hybride de stockage de l'énergie et de cogénération à destination des bâtiments, est devenu une réalité, a annoncé Sylfen.

En quoi consiste la technologie ? L'énergie d'origine renouvelable produite sur un bâtiment est directement autoconsommée, et tout le surplus peut être stockée dans des batteries Li-ion et sous forme d'hydrogène.

" De façon complètement réversible, le système restitue à l'utilisateur, quand il en a besoin, de l'électricité et de la chaleur, soit en consommant l'hydrogène précédemment créé, soit en complétant, à partir du réseau de gaz naturel ", détaille un communiqué.

Déploiement de l'hydrogène énergie à grande échelle

L'innovation se doit notamment à l'intégration d'un système réversible d'électrolyse de la vapeur d'eau et de pile à combustible à oxydes solides (rSOC). La technologie trois-en-un, qui bénéficie de 10 ans de R&D au Liten, Institut du CEA dédié aux EnR, assure " par un même équipement les fonctionnalités de trois systèmes énergétiques : électrolyseur, pile à hydrogène, co-générateur gaz ".

Le système validé ce mois de mai a été baptisé SmartHyes. Il doit permettre le déploiement de l'hydrogène énergie à grande échelle et marque trois avancées majeures pour la technologie française :

- Un système totalement intégré : l'unité réutilise son propre hydrogène. Hybridée avec des batteries lithium et couplée au réseau électrique.
- Un fonctionnement flexible et totalement automatisé : trois niveaux de puissance dans chacun de ses trois modes de fonctionnement sont proposés. La technologie s'adapte en quelques minutes et passe d'un mode à l'autre selon les besoins.
- Une supervision logicielle orientée services : l'innovation inclut des outils de big data, de reporting utilisateur et de pilotage intelligent qui préfigurent les logiciels embaqués dans les futurs produits commerciaux de Sylfen.

SmartHyes devrait être livré très prochainement à un grand partenaire industriel : " Notre motivation, chez Sylfen, c'est que nos systèmes vont permettre de créer partout dans le monde un approvisionnement énergétique fiable, flexible et à coût maîtrisé à partir de sources d'énergie renouvelables et locales ", explique Nicolas Bardi, Président de Sylfen.

De son côté, Florence Lambert, directrice du CEA-Liten, déclare " la réalisation de ce démonstrateur prouve la capacité des acteurs français à développer des solutions au meilleur niveau mondial. Il faut continuer à renforcer cet écosystème en mobilisant non seulement nos start-ups mais aussi les grands acteurs industriels et financiers : c'est ainsi que nous pourrons transformer nos succès technologiques en succès industriels et commerciaux ".

Dès fin 2019 Sylfen livrera à Turin un Smart Energy Hub 3 modules d'une puissance supérieure à 100kW.

R.C
Photo de une : ©Sylfen - Vue 3D extérieure du Smarthyes, et photographie de l'intérieur

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commissariat à l’energie atomique et aux energies alternatives

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Sylfen valide un système hybride de stockage de l'énergie et de cogénération

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Actualités Batiweb.com : 30-05-2018 - La start-up Sylfen et le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives ont annoncé avoir conçu, assemblé et testé avec succès le premier démonstrateur fonctionnel du Smart Energy Hub, une solution hybride de stockage de l'énergie et de cogénération à destination des bâtiments et des EcoQuartiers.

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La filière hydrogène se développe en Normandie

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Découvrez chaque jour l'actualité de la Normandie, les idées sorties loisirs, les bons plans et des jeux concours en Normandie avec la radio Tendance Ouest.

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l'hydrogène est déjà utilisé depuis longtemps: l'enjeu semble reposer sur sa production à une autre échelle (en quantité et géographique)

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l'hydrogène est déjà utilisé depuis longtemps: l'enjeu semble reposer sur sa production à une autre échelle (en quantité et géographique)

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La Chine met en service le premier tramway à hydrogène au monde

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La Chine met en service le premier tramway à hydrogène au monde

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La Chine met en service le premier tramway à hydrogène au monde - french.xinhuanet.com

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La Chine met en service le premier tramway à hydrogène au monde---Un tram fonctionnant à l'hydrogène mis au point par la Chine a été mis en service jeudi à Tangshan, dans la province du Hebei, en Chine du nord.

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comment un accident de 1937 a pu être un prétexte à la réputation de l'énergie hydrogène

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comment un accident de 1937 a pu être un prétexte à la réputation de l'énergie hydrogène

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rare dans le domaine de l'énergie

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Temps de lecture: 2 min

Soixante-seize ans après l'accident, des chercheurs pensent avoir enfin déterminé la véritable cause de l'explosion du dirigeable allemand Hindenburg, qui a tué 36 de ses 100 passagers le 6 mai 1937 alors que le zeppelin s'apprêtait à atterrir sur la base aérienne de Lakehurst, dans le New Jersey, rapporte The Independent.

Reuters souligne l'importance de l'accident dans l'histoire de l'aviation mondiale:

"Le premier des grands dirigeables commerciaux pour des vols de longue distance, le Graf Zeppelin, a été mis en service en 1928. Le Hindenburg, qui mesurait 245 mètres, soit un tout petit peu moins que le Titanic, a suivi en 1936. Mais le crash du Hindenburg, documenté par des reportages radio et des photos dramatiques, a mis fin à la courte ère des zeppelins."

"Le Hindenburg était le Concorde de son temps, capable de traverser l'Atlantique en trois jours, soit deux fois plus vite qu'en bateau", rappelle The Independent.

Les enquêtes de l'époque avaient conclu que l'accident avait été causé par une étincelle qui avait enflammé de l'hydrogène qui fuyait, mais sans déterminer l'origine de l'étincelle ou de la fuite. L'ingénieur aéronautique britannique Jem Stansfield, responsable de la nouvelle étude, et ses collègues ont trouvé que le dirigeable était en fait chargé d'électricité statique après être passé dans un orage, tandis qu'un conduit de gaz cassé est probablement à l'origine de la fuite d'hydrogène dans les puits d'aération. Quand l'équipage au sol a attrapé les cordes d'atterrissage, il a mis l'appareil en contact avec le sol et le feu s'est alors déclaré à l'arrière du Hindenburg, enflammant l'hydrogène.

Pour arriver à leurs conclusions, les chercheurs ont testé différents scénarios sur des modèles réduits de plus de 24 mètres de long du dirigeable et étudié les images d'archive et les témoignages. Stansfield et son équipe ont expliqué que leurs recherches, qui seront dévoilées en détail dans un documentaire diffusé jeudi 7 mars sur la chaîne britannique Channel 4, avaient en partie pour but de dissiper les nombreuses théories du complot autour de cet accident historique, qui vont d'une bombe aux propriétés supposément explosives de la peinture utilisée sur le Hindenburg, rapporte le Daily Mail.

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Le mystère du crash du zeppelin Hindenburg résolu, 76 ans après

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Soixante-seize ans après l'accident, des chercheurs pensent avoir enfin déterminé la véritable cause de l'explosion du dirigeable allemand Hindenburg, qui a tué 36 de ses 100 passagers le 6 mai 1937 alors que le zeppelin s'apprêtait à atterrir sur la base aérienne de Lakehurst,...

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les dangers souvent avancés de l'hydrogène relativisés

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les dangers souvent avancés de l'hydrogène relativisés

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La réputation de l'hydrogène pâtit de l'explosion de la navette Challenger en 1986 mais il est toujours utilisé dans l'aérospatial. (©NASA/Bill Ingalls)

Ce postulat est à nuancer. Certes, comme tout combustible, l'hydrogène peut s'enflammer et/ou exploser en cas de fuite. Néanmoins, pour comparer les niveaux de dangerosité entre les carburants traditionnels et l'hydrogène, il convient de discerner la nature du risque évalué.

Risque de fuite : la petite taille de la molécule d'hydrogène lui permet de s'échapper à travers des ouvertures de taille extrêmement faible. Le risque de fuite est donc plus élevé avec l'hydrogène qu'avec les autres combustibles.

Risque d'inflammabilité : lorsqu'une nappe d'hydrogène se forme, le risque d'inflammabilité est nettement plus élevé que pour une nappe d'essence ou de gaz. L'énergie requise pour l'enflammer est environ 10 fois plus faible que pour le gaz naturel.

Risque de formation d'une nappe explosive : l'hydrogène se disperse plus rapidement que les carburants traditionnels. Il se dilue 4 fois plus vite dans l'air que le gaz naturel et 12 fois plus vite que les vapeurs d'essence. Cette volatilité est un facteur protecteur limitant la formation de nappes d'hydrogène.

Rappelons que l'hydrogène est utilisé dans l'industrie. Des moyens de prévention permettent d'en limiter les risques, comme par exemple l'ajout d'un gaz inerte (tel que le CO ₂) pour diminuer l'inflammabilité de l'hydrogène. L'utilisation d'un système de ventilation et l'inflammation délibérée de l'hydrogène évitent aussi la formation d'une nappe explosive.

Si une réglementation est appliquée en milieu industriel, elle reste encore à définir pour les applications grand public de l'hydrogène. Des mesures de sécurité en garantiraient l'utilisation, notamment dans le cas des véhicules à hydrogène et des infrastructures de distribution.

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" L'hydrogène est plus dangereux que les carburants traditionnels "

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La réputation de l'hydrogène pâtit de l'explosion de la navette Challenger en 1986 mais il est toujours utilisé dans l'aérospatial. (©NASA/Bill Ingalls) Ce postulat est à nuancer. Certes, comme tout combustible, l'hydrogène peut s'enflammer et/ou exploser en cas de fuite.

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L'hydrogène expliqué à tous: des émissions de «vulgarisation »

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L'hydrogène expliqué à tous: des émissions de «vulgarisation »

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ARTE_FUTUREMAG: https://youtu.be/apK6JW_baK0

France Cuture_ La Méthode Scientifique: https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la-methode-scientifique-mercredi-20-decembre-2017

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HYDROGENE : combustible du futur ? - C'est Pas Sorcier

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L’hydrogène: une énergie peu pratique et coûteuse 

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L’hydrogène: une énergie peu pratique et coûteuse 

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Depuis plusieurs décennies des études et des articles nous font régulièrement miroiter que l'hydrogène (H2) pourrait être un moyen de stocker l'énergie, notamment, le surplus d'électricité produit par des énergies intermittentes comme les éoliennes et les panneaux photovoltaïques. Il serait alors injecté dans le réseau actuel de gaz naturel ou retransformé en électricité dans une pile à combustible (PAC), par exemple. Il pourrait aussi remplacer l'essence et le diesel dans nos véhicules.

Certains évoquent même une future " civilisation de l'hydrogène ". Qu'en est-il vraiment ?

L'hydrogène (H2) est une énergie qui apparaît merveilleuse. Elle est même euphorisante, voire " stupéfiante ".... Avec l'H2, certains voient la vie en rose et auraient tendance à prendre leurs rêves pour des réalités. L'avenir énergétique du monde devient simple, radieux et tout devient possible car cette énergie idyllique et " futuriste " semble avoir tous les atouts pour succéder aux carburants fossiles (pétrole, gaz, charbon).

En effet, on peut extraire l'H2 de l'eau. Et l'eau ne manque pas dans les océans et les fleuves. Après avoir brûlé l'H2 pour se chauffer, ou pour actionner directement un moteur à combustion, ou encore après l'avoir transformé en électricité dans une pile à combustible (PAC) pour alimenter un moteur électrique, il se recombine avec l'oxygène de l'air pour redonner... de l'eau. Extraordinaire ! Quoi de plus simple, de plus propre et de plus écologique ? Ce serait donc une énergie disponible en quantité inépuisable, renouvelable et quasiment non polluante. Pourquoi n'y a-t-on pas pensé plus tôt ? Pourquoi n'a-t-elle pas déjà remplacé le pétrole, le gaz naturel et le charbon depuis plus d'un siècle ? En effet, l'H2 a été découvert par Cavendish en 1766 et nommé par Lavoisier en 1783. Le procédé de la pile à combustible (PAC) a été découvert en 1838 et la première PAC a été construite en 1841...

Y aurait t-il un complot mondial anti-hydrogène manigancé par des lobbies sournois pour défendre la suprématie du pétrole, du gaz et du charbon, voire du nucléaire ?
D'où vient l'hydrogène ?

Bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant sur la planète, il n'existe pas de puits ni de source d'H2. Il est combiné à d'autres éléments, notamment à l'oxygène sous forme d'eau (H2O) et au carbone sous forme de méthane (CH4). Ce n'est pas une source d'énergie exploitable qui existe à l'état naturel sur terre. L'H2, comme l'électricité, doit être produit et permet de transporter de l'énergie d'un endroit à un autre ou de la stocker avant son utilisation. On dit que c'est un vecteur d'énergie.

La fabrication de l'H2 est coûteuse en énergie. Pour l'obtenir en grande quantité, il faut le séparer d'autres éléments, soit par électrolyse de l'eau (il faut donc produire de grandes quantités d'électricité), soit par des procédés thermiques ou chimiques à l'aide d'une autre énergie source... qui doit être abondante et bon marché. L'énergie nucléaire semble une bonne candidate (la seule ?) lorsqu'on a retiré le pétrole, le gaz et le charbon. Les énergies solaires et éoliennes ne pourront que servir d'appoints marginaux (surplus ponctuels de productions électriques) devant l'énormité des besoins d'un pays ou du monde.

Pour remplacer, même partiellement, les sept milliards de tonnes équivalent pétrole (7MdTep) de pétrole et de gaz (uniquement) consommées par an dans le monde par de l'H2, les seules solutions viables actuellement envisagées sont l'électrolyse et la thermolyse de l'eau pour produire les milliards de tonnes d'H2 nécessaires par an.

Bien entendu, l'H2 n'est une énergie potentiellement formidable que si elle est extraite de l'eau !
En effet, pour des raisons de coûts, l'H2 est aujourd'hui extrait du pétrole, du gaz et du charbon qu'il est censé remplacer... car c'est plus pratique et moins cher.

Comment utiliser l'hydrogène ?

Les propriétés physiques de l'H2 en font un gaz encombrant.
À la pression atmosphérique, trois mètres cubes (m3) d'H2 (3000 litres) contiennent l'équivalent en énergie d'un litre d'essence (9 kWh). On comprime donc généralement l'H2 à 200 fois la pression atmosphérique (200 bars), ou à 700 bars, ou on le liquéfie, ce qui consomme de plus en plus d'énergie à chaque étape.
Il ne faut alors plus que 7 litres d'H2 à 700 bars ou 4 litres d'H2 liquide (à - 253°C dans un contenant isolant et volumineux) pour disposer de l'équivalent énergétique d'un litre d'essence.

L'hydrogène liquide est difficile à conserver dans des voitures particulières (fuites). Par rapport à l'essence, pour parcourir 600 km, aujourd'hui le meilleur compromis est le réservoir d'hydrogène sous pression à 700 bars qui est près de dix fois plus gros que le réservoir d'essence (400 litres au lieu de 42 litres) et six fois plus lourd (240 kg au lieu de 40 kg).
On peut cependant encore l'insérer dans une voiture moyenne, même s'il y a forcément moins de place disponible et de charge utile restante.

Il en coûterait aujourd'hui au minimum 17 € TTC pour faire 100 km avec de l'H2 issu d'une électrolyse industrielle, alors que 7 l d'essence à 1,5€ TTC coûtent 10,5€ ... et que 7l d'essence à 2€ coûtent 14€.
Il faudrait atteindre au minimum 2,5 € le litre (7 x 2,5 = 17,5 €) pour commencer à être financièrement concurrentiel, compte tenu des inconvénients (poids, volume, autonomie, recharges,...).

En stockage d'électricité ?

À partir de l'électricité initiale, il y a une perte de 50 % d'énergie pour obtenir de l'H2 sous pression à 700 bars et jusqu'à 60% pour obtenir de l'H2 liquide. Puis, au minimum, une nouvelle perte de 50% intervient pour transformer l'H2 en électricité dans une PAC. Le rendement global en y incluant les pertes diverses (transport, stockage,...) est donc de moins de 25% (il y a plus de 75% de pertes).
Pour 100 kWh d'électricité à stocker, le " système hydrogène " n'en restitue que 25 kWh.
Le coût de l'électricité " sortante " (celle qui a été stockée sous forme d'H2) est donc au minimum quatre fois plus élevé que le prix de l'électricité " entrante " (qui sert à produire l'H2), sans compter l'amortissement du prix de la PAC et le coût de la main d'œuvre.

La possibilité d'injecter l'H2 dans le réseau de gaz naturel soulève quelques problèmes techniques :

1. par comparaison avec le gaz naturel, l'énergie dépensée pour son transport est trois fois plus importante,

2. les fuites (dues à la petite taille de la molécule d'hydrogène) entraînent des pertes importantes dans le réseau. Après quelques centaines de km, que récupère-t-on à l'autre bout du " tuyau " (le gazoduc) ?

Conclusion

L'usage énergétique de l'H2 est actuellement quasiment inexistant au niveau mondial (1% pour les fusées) parce qu'il est difficile à manier, conditionner, transporter, stocker... ce qui le rend peu pratique à utiliser et très coûteux à exploiter.

Dans ces conditions, en dehors d'opérations publicitaires ciblées et de projets expérimentaux (parfois " bidons ") subventionnés par les contribuables, l'H2 ne succédera certainement pas au pétrole ni au gaz naturel (méthane) avant longtemps. Le processus vers une " civilisation de l'hydrogène " ne débutera pas avant au moins 50 ans.

Il faut surtout retenir que l'économie hydrogène consomme en amont 75% à 90 % de l'énergie produite par une autre source d'énergie (nucléaire, vent, soleil, biomasse,...) pour n'en livrer que 10 à 25% à l'utilisateur final à un coût durablement élevé. Il faudra vraiment en avoir besoin pour gaspiller autant d'énergie et donc ... d'argent.

S'engagera-t-on dans cette gabegie énergétique et financière ?

En tant qu'énergie pouvant répondre aux besoins de l'humanité, l'H2 est une difficile solution d'avenir qui risque malheureusement de le rester longtemps.

Annexes :
Cet article a été publié une première fois en 2015

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Depuis plusieurs décennies des études et des articles nous font régulièrement miroiter que l'hydrogène (H2) pourrait être un moyen de stocker l'énergie, notamment, le surplus d'électricité produit par des énergies intermittentes comme les éoliennes et les panneaux photovoltaïques. Il serait alors injecté dans le réseau actuel de gaz naturel ou retransformé en électricité dans une pile à combustible (PAC), par exemple.

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agoravox: la vapeur d'eau vecteur de nuisance de nuisance sur la biomasse, les routes etc...

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Les véhicules à hydrogène, un mensonge écologique

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De plus en plus souvent, l'hydrogène est présenté comme l'alternative aux énergies fossiles dans le domaine de l'automobile. (...)

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la France en retard dans le domaine des énergies renouvelables : hydrogène énergie renouvelable?

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Les scientifiques du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ne cessent de le répéter : si l'humanité veut espérerstabiliser le réchauffement climatique en cours à +2°C d'ici à la fin du siècle, en améliorant la qualité de l'air qu'elle respire, elle doit diminuer de toute urgence et drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre et de CO2. Voire les stopper définitivement.

Pour y parvenir, outre une consommation énergétique plus raisonnable, une seule solution : développer les énergies décarbonées, propres et renouvelables pour les substituer aux énergies fossiles, ultra-polluantes et responsables de plus de 80% des émissions de CO2. Bonne nouvelle : contrairement à ce que l'on pourrait penser, c'est possible.

La rédaction vous conseille

1.Le nucléaire est une énergie propre et renouvelable

FAUX

L'Hexagone dont les dirigeants ont choisi depuis les années 50 et 60 le tout-nucléaire pour assurer son alimentation en électricité, dépend énergétiquement à 77% de l'atome. Mais si, lorsqu'ils fonctionnent, les réacteurs nucléaires émettent peu de CO2 (17 g/kWh, selon EDF) et de gaz à effet de serre, ils ne produisent pas pour autant une énergie 100% décarbonée, propre et renouvelable.

La question insoluble des déchets et un cycle de vie émetteur de gaz à effet de serre

Hors accident majeur, comme on a pu le voir en Ukraine, à Tchernobyl (1986) ou encore au Japon, à Fukushima (2011), la filière industrielle de l'atome produit des déchets hautement radioactifs et donc ultra-polluants, pour le traitement desquels aucune solution définitive n'a encore été trouvée. Le cycle de vie du nucléaire, de l'extraction de l'uranium à sa fabrication en combustible, en passant par la manipulation et le transfert de matières radioactives, est émetteur de gaz à effet de serre. En France, le déploiement du parc nucléaire n'a fait baisser que de 15% les GES qui restent quatre fois supérieures au niveau souhaitable. Enfin, l'arrêt d'un site nucléaire implique des actions de démantèlement longues, lourdes et extrêmement coûteuse s, notamment pour éviter tout risque de pollution radioactive.

>>LE BONUS Le principe de la fission nucléaire utilise l'uranium comme combustible. Un minerai qui est, sur Terre, une ressource fossile aussi limitée que le pétrole, le charbon ou encore le gaz, et que la France doit en outre importer.

2.L'hydrogène n'est pas une énergie renouvelable

VRAI... ET FAUX

Les scénarios de la transition énergétique et du fameux mix énergétique propre du futur font souvent passer l'hydrogène à la trappe. Pourtant, ce gaz pourrait contribuer à remplacer les hydrocarbures pour économiser sur les ressources fossiles et réduire les émissions de CO2.

L'hydrogène, propre et vert

L'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'univers et sur Terre, n'est toutefois pas une énergie renouvelable au sens strict du terme, mais un vecteur énergétique (qui transporte de l'énergie, tout comme l'électricité), non polluant et non toxique. On le trouve principalement dans l'eau, mais aussi dans le pétrole ou le gaz naturel. Pas plus dangereux que tout autre combustible, contrairement à sa réputation, l'hydrogène est propre et vert, dès lors que le procédé d 'électrolyse de l'eau qui permet de le produire utilise de l'électricité issue de sources d'énergie renouvelables, comme le solaire ou l'éolien.

Stockable sous forme solide dans des containers, notamment grâce à la technologie française McPhy Energy, ce gaz peut servir à produire de l'électricité à la demande (régulation de l'intermittence des énergies renouvelables) ou être injecté dans les réseaux gaz.

"C'est ce qui se rapproche le plus de la voiture écologique ultime." Toyota

Il faut aussi rouler les véhicules électriques - bus, voiture ou vélo, comme le vélo électrique Alpha bientôt fabriqué en série à Biarritz - avec la pile à combustible hydrogène (PAC). Unemobilité totalement propre qui ne rejette ... que de l'eau. L'hydrogène peut être employé comme carburant dans les stations-service pour les véhicules qu'il propulse. Pourtant, à la différence de l'Allemagne, des Etats-Unis ou encore du Japon où les constructeurs automobiles comme Toyota s'y intéressent depuis longtemps, sous le poids du lobby pétrolier, la France a délaissé jusqu'à présent ce gaz. Cela pourrait changer: le gouvernement a demandé en septembre dernier une étude sur la voiture à hydrogène.

>>LE BONUS La Gironde, avec la société Hydrogène de France Energie (HFE), installée à Lormont, est en pointe pour la mobilité durable hydrogène. HFE qui fait le lien entre les gestionnaires de flottes automobile, les constructeurs et les exploitants d'infrastructures, se positionne pour devenir l'un desleaders du marché de l'hydrogène énergie, en France et à l'international.

3.La France est en retard dans le secteur des énergies renouvelables

VRAI

Après avoir été à l'avant-garde notamment dans le solaire et le photovoltaïque, l'Hexagone accuse désormais un lourd retard, comme l'expliquent les chiffres détaillés par le rapport commandé par Greenpeace, "La manne inexploitée des renouvelables", publié en septembre dernier.

En 2007, le Grenelle de l'environnement avait fixé comme objectif 23% d'énergies renouvelables dans la consommation totale du pays en 2020. La loi de transition énergétique promulguée le 18 août dernier, qui veut diviser par deux la consommation énergétique de la France d'ici à 2050 et faire tomber à 50 % en 2025 la part du nucléaire, fixe à 32% la part d'énergies renouvelables en 2030, dont 40% d'électricité.

On est loin du compte. Après un fort recul en 2013, du 1er juillet 2014 au 30 juin 2015, les énergies renouvelables, issues à 60% du parc hydraulique, n'ont couvert que 19,3% de la consommation électrique tricolore. Le parc éolien français est le plus en retrait: il vient tout juste d'atteindre une puissance installée de 10.000 mégawatts à fin septembre 2015.

>>LE BONUS L'an dernier, l'éolien a couvert 3,7% de la consommation électrique française (+ 1,2% par rapport à la période précédente) ; le photovoltaïque 1,4% (+ 23 %) ; les bioénergies, 1,2% (+ 6%) ; l'hydraulique, 12,9% (pas d'évolution depuis la fin des années 1990). Avec une part de 77% de la production électrique française, le nucléaire est très loin devant les autres énergies.

4.Seules, les énergies renouvelables ne suffiraient pas pour chauffer et éclairer la planète entière

FAUX

Selon l'Institut californien Renewables 100, seuls 50,1 millions de Terriens vivent avec des énergies 100% renouvelables, soit 0,7% de la population mondiale. Mais ça change, et vite...

La Californie qui est la région la plus avancée du monde pour le développement du solaire, sera bientôt le premier Etat des Etats-Unis à produire une électricité 100% renouvelable. En Amérique du Sud, l' Uruguay, petit pays de 3,3 millions d'habitants, veut parvenir à la souveraineté énergétique en 25 ans et produire jusqu'à 100% de son électricité grâce à l'énergie éolienne. Le Costa Rica n'est pas loin des 100% renouvelables, grâce à l'hydroélectricité.

En 2025, plusieurs grandes villes dans le monde consommeront une énergie 100% renouvelable

En Europe, depuis deux ans, Pécs, 120.000 habitants, la cinquième ville de Hongrie, est passée au "tout biomasse" et ne se chauffe et ne s'éclaire quasiment plus qu'à la paille et au bois. En 2050, un pays entier, le Danemark vivra avec des énergies 100% renouvelables. Il produit déjà 70% de son électricité avec l'éolien.

L' Allemagne veut faire des renouvelables sa principale source d'énergie - elles doivent représenter 80% de la consommation d'électricité à l'horizon 2050 -, et parmi elles, le vent se taille la part du lion, avec 13% aujourd'hui du mix énergétique. Auparavant, d'ici une dizaine d'années, les premières mégalopoles comme Cohenhague-Malmö, Munich en Allemagne, San Francisco et San José en Californie ou encore Sydney en Australie auront atteint l'objectif de 100% renouvelables. Au Canada, c'est en 2040 que 100% de l'énergie de Vancouver sera renouvelable.

En 2050, la France pourrait parvenir à un objectif 100% renouvelables

Et la France ? Selon le rapport de l' Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe) dévoilé en avril dernier puis confirmé le 22 octobre, la France pourrait elle aussi parvenir en 2050, à un bouquet énergétique 100% renouvelable, avec 63% d'éolien sur terre et en mer, 17% de solaire, 13% d'hydraulique et 7% de thermique renouvelable. Un scénario sur lequel Greenpeace s'accorde, dans le document "100% d'énergies renouvelables pour tous", réalisé par l'ONG avec le Centre aérospatial allemand et publié fin septembre.

>>LE BONUS Les énergies renouvelables sont une solution pour 1 milliard d'êtres humain qui, dans les pays les plus pauvres de la planète ou en développement, n'ont toujours pas accès aujourd'hui à l'électricité, malgré le recours massif aux énergies fossiles.

5.Les énergies renouvelables coûtent cher

FAUX

Les industries solaire et éolienne sont arrivées à maturité et sont compétitives avec le charbon en termes de coût. Les coûts de fabrication ont été considérablement réduits ces dernières années, alors que l'efficacité a progressé à vitesse grand V. A titre d'exemple, en France, le retour d'investissement d'une installation photovoltaïque est aujourd'hui de 10 ans en moyenne et de nombreux projets prévoient de vendre de l'électricité solaire à 70 euros le million de watts, ou mégawattheure (MWh). A 82 euros le MWh, l'éolien est devenu une source d'énergie concurrentielle par rapport au nucléaire en construction, au coût supérieur à 120 euros.

L'éolien et le photovoltaïque concurrentiels par rapport au nucléaire

Selon les calculs de l'Ademe, 100% d'électricité renouvelable en 2050 ne coûterait pas plus cher à la France que le mix énergétique 2025 qui prévoit d'abaisser et de maintenir à 50% le seuil du nucléaire. Avec 100% d'énergies vertes, le coût de l'électricité, 119 euros le MWh, serait certes 30% plus cher que celui que nous connaissons aujourd'hui (91 euros), mais quasiment identique à celui du scénario où l'atome représenterait 50% du mix énergétique, 117 euros.

L'électricité nucléaire va coûter de plus en plus cher

L'explication est simple: maintenir le parc nucléaire vieillissant de la France est très coûteux. En 2025, la moitié des 58 réacteurs auront atteint l'âge canonique de 40 ans et EDF qui envisage de dépenser près de 50 milliards d'euros sur une dizaine d'années afin de porter leur durée de vie à 50 ou 60 ans, prévoit des hausses de tarif chaque année pour les rénover : 2,5% cette année. Sans compter le déficit abyssal du groupe du nucléaire français Areva (4,9 milliards d'euros en 2014) et le dérapage faramineux du coût de l'EPR de Flamanville...

>>LE BONUS Les énergies renouvelables peuvent aussi rapporter de l'argent aux habitants. En France, chaque propriétaire ou exploitant agricole des terres où s'élèvent les 70 turbines du nouveau parc éolien "Seine Rive Gauche Nord" (Champagne-Ardenne) attend des revenus - dédommagement et de loyers- de l'ordre de 4.000 euros par an et par éolienne.

VRAI

Greenpeace estime à 1,4 milliards d'euros d'investissement par an d'ici 2050 le coût de la transition énergétique des fossiles aux renouvelables. Mais l'investissement nécessaire est rentable à terme, car il est couvert par les économies futures mais aussi par la création de centaines de milliers d'emplois en France et en Europe et de millions d'emplois dans le monde entier.

En France, les renouvelables, victimes de l'arrêt brutal des aides au photovoltaïque décidé par Nicolas Sarkozy en 2010, ont créé 30.000 emplois entre 2006 et 2012. L'éolien mobilisait en 2014 près de 11.000 emplois.

Sur la planète, d'ici à 2030, le seul secteur de l'énergie solaire pourrait employer autant de personnes que l'industrie du charbon aujourd'hui, soit plus de 9,5 millions. Quant au nombre d'emplois dans le secteur éolien il sera multiplié par dix, passant de 700.000 actuellement à plus de 7,8 millions - deux fois plus que dans les industries du pétrole et du gaz combinées.

>>LE BONUS En France, 100.000 créations d'emplois sont attendues d'ici à 2020 dans le secteur des énergies renouvelables, selon le Syndicat des énergies renouvelables.

7.Les renouvelables diminuent notre empreinte carbone

VRAI

il n'y a pas photo : les renouvelables, c'est l'avènement du règne du presque zéro carbone. Le temps nécessaire pour rembourser l'énergie qu'il faut dépenser pour la construction de leurs équipements, est de quatre à six mois pour une éolienne pour une dure de vie moyenne de 25 ans, et de un à trois ans pour une installation photovoltaïque.

Lors de la production d'énergie, le s émissions de CO2 des renouvelables sont infimes par rapport aux combustibles fossiles. Le charbon émet 978 g de CO2/kWh, le fuel, 891 et le gaz naturel, 883. L'éolien, le meilleur élève de la classe, n'émet que 3 à 22 g de CO2/ kWh, l'hydroélectrique, 4, le photovoltaïque, 60 à 150.

Une éolienne de 2 MW produisant 4.400 MWh/an évite le rejet dans l'atmosphère de 528 tonnes de CO2 soit 4,4 millions de km parcourus avec une voiture émettant 120 g de CO2 /km. En fin de vie, une éolienne est démontable et presque totalement recyclable. Elle ne présente aucun risque de pollution du sol ou des eaux, ni de de dégradation de la qualité de l'air.

>>LE BONUS Les 70 éoliennes du parc "Seine Rive Gauche Nord", avec une production annuelle d'environ 183.000 MWh, alimentent en électricité près de 100.000 personnes (hors chauffage) et économiseront 70.000 tonnes d'émission de CO2 par an, par rapport à une centrale électrique au gaz.

8.Elles ne sont pas fiables, car intermittentes

FAUX

Certes, le soleil ne brille pas la nuit et le vent, qui ne souffle pas en permanence, est aussi parfois trop fort. Mais plutôt que d'intermittence, il vaut mieux parler de "variabilité" : ce qui compte, c'est l'action combinée de toutes les filières renouvelables (éolien, solaire, biomasse, géothermie, hydraulique) pour atteindre un approvisionnement complet. Et puis, l'intermittence est aussi le lot du nucléaire : les réacteurs d'un parc nucléaire ne fonctionnent jamais tous en même temps.

On peut stocker l'énergie des renouvelables

Autre fausse idée reçue : "on ne peut pas stocker l'énergie des renouvelables". Tout d'abord, l'électricité produite par le solaire ou les photovoltaïque est destinée à être consommée localement, le surplus étant réinjecté dans le réseau électrique global. Ensuite, la recherche progresse rapidement dans ce secteur et il existe désormais des batteries de stockage ultra performantes, y compris domestiques, comme celle lancée au printemps dernier par Tesla, l'entreprise américaine de transport électrique. Le PowerWall, un bloc de 1 mètre de hauteur environ, s'installe dans les foyers et peut stocker l'énergie fournie par des panneaux solaires ou des éoliennes domestiques. Vendue 3.000 euros et pourvue d'une capacité de 10 kilowatts par heure, le PowerWall sera commercialisée avant la fin de l'année aux Etats-Unis et en 2016 dans d'autres pays, comme l'Allemagne.

>>LE BONUS L'Aquitaine serait l'une des 2 seules régions de France privées d'éoliennes, entre autres, parce qu'elle ne serait pas assez ventée. Aujourd'hui, l'explication ne tient plus : il existe des mats jusqu'à 150 mètres de haut, qui captent des vents constants en altitude.

9.Les énergies renouvelables occupent l'espace et dénaturent le paysage

FAUX

En matière d'énergie, c'est comme boire ou conduire : il faut choisir

Toute vie sur Terre et toute production d'énergie à un impact sur l'environnement. Si l'on veut continuer à s'éclairer, à se chauffer et à se déplacer sans asphyxier la planète, il faut choisir le mode de production d'énergie le plus propre, le plus sobre en carbone et aussi le moins impactant possible sur l'environnement. Et sur ce dernier plan, les renouvelables sont championnes.

Les parcs photovoltaïques, généralement implantés dans des friches, dans des zones forestières dévastées par la tempête, voire sur des toitures de parking ou de grandes surfaces, suscitent en France moins de levées de boucliers que les éoliennes. Au banc des accusés, si l'on trouve surtout les éoliennes terrestres pour les nuisances visuelles qu'elles occasionneraient dans l'espace public, et sur la faune ou la santé des riverains, les turbines maritimes n'échappent pas aux polémiques. Or, toutes les éoliennes sont compatibles avec une activité agricole ou industrielle, leur encombrement au sol est faible, et elles sont facilement démontables, en cas de besoin. Ce qui est loin d'être le cas pour une centrale nucléaire ou à charbon.

Culture écologique et éducation à l'environnement

Nos voisins espagnols, allemands ou encore danois, champions des éoliennes, ont-ils des paysages terrestres et maritimes moins beaux que les nôtres ? Leurs vaches et leurs moutons sont-ils moins sensibles aux ultra-sons que les nôtres ? Les éoliennes, dont les ancêtres, les moulins à vent, ornaient jadis les hauteurs de nos campagnes, sont-elles plus laides dans un paysage qu'un barrage, une centrale nucléaire ou à charbon, ou encore des pylônes électriques ?

Finalement, plus qu'une question de goût, l'acceptabilité sociale des renouvelables est peut-être avant tout une affaire de culture et d'éducation à l'écologie et à l'environnement.

>>LE BONUS Selon RTE, en 2014, l'Aquitaine était la première région photovoltaïque de France. Avec une puissance installée de 770 MW, la production d'électricité photovoltaïque a atteint un record de production (777 GWh) dans la région, soit une progression de 45 % par rapport à 2013.

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#COP21 : Vrai ou faux, devenez incollable sur les énergies renouvelables

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Les scientifiques du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ne cessent de le répéter : si l'humanité veut espérerstabiliser le réchauffement climatique en cours à +2°C d'ici à la fin du siècle, en améliorant la qualité de l'air qu'elle respire, elle doit diminuer de toute urgence et drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre et de CO2.

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La sécurité des véhicules à l’energie hydrogène 

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La sécurité des véhicules à l’energie hydrogène 

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L'AFHYPAC (L'Association Française pour l'Hydrogène et les Piles à Combustible) a réalisé avec les pompiers du SDIS de la Manche et le Conseil Départemental un film expliquant la sécurité des véhicules électriques à hydrogène. La vidéo a été diffusée à l'occasion du Mondial de l'Automobile 2016.

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Hydrogène Energie - Les pompiers de la Manche transportés par l'hydrogène

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Les pouvoirs publics et l’énergie hydrogène 

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Les pouvoirs publics et l’énergie hydrogène 

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Hydrogène: un enjeu énergétique pour le département de la Manche

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Zoom Le potentiel énergétique en West Normandie La transition énergétique est une réelle opportunité de développement pour le territoire de la Manche et notamment pour le Cotentin.
solutions de stockage et la gestion au niveau territorial des flux énergétiques avec les réseaux intelligents (smart grids).

La Manche vise à développer à grande échelle la filière hydrogène avec le déploiement de démonstrateur territorial de l'économie de l'hydrogène de niveau mondial, en prenant en compte l'ensemble des utilisations de ce vecteur énergétique.
Dans le cadre de sa " feuille de route énergie ", la Manche a pour ambition d'être un

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Conseil départemental 50 : expert de la filière hydrogène.

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Zoom Le potentiel énergétique en West Normandie La transition énergétique est une réelle opportunité de développement pour le territoire de la Manche et notamment pour le Cotentin. solutions de stockage et la gestion au niveau territorial des flux énergétiques avec les réseaux intelligents (smart grids).

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Seb 09/01/2018 - 18h02

Je suis d’accord avec vous pour dire que l’article passe beaucoup de choses sous silence. Mais pour autant, la question du rendement, si elle est bien évidemment pertinente, n’est pas la seul qui compte. Si récupérer le quart seulement de l’énergie produite offre des avantages en termes de coût et d’écologie, pourquoi se priver ? (Cela n’est pas démontré par l’article mais pas infirmé par vous.) Le rendement du nucléaire seul (sans parler du transport) est d’environ 30%, il me semble

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Raison garder 09/01/2018 - 15h30

Etant Physicien (CNRS) je suis en désaccord formel avec ce type d'article. il passe sous silence le problème principal de l'hydrogène: pour des raisons de thermodynamique, les meilleurs électrolyseurs n'ont un rendement que de 70%, les PAC qui doivent redonner de l'électricité en dessous de 50%. En tenant compte des problèmes de compression, stockage et transport, on ne peut espérer récupérer 1/3 ou 1/4 de l'électricité initiale. Qui va accepter de perdre les 3/4 de cette coûteuse électricité?

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Suite à cet article du journal Le Monde :Hunter 25/01/2018 - 01h55Question d'une non-spécialiste : Qu'en est-il de la production d'hydrogène à partir de la biomasse ? Ne serait-il pas plus judicieux de développer cette filière ?

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Suite à cet article du journal Le Monde :Hunter 25/01/2018 - 01h55Question d'une non-spécialiste : Qu'en est-il de la production d'hydrogène à partir de la biomasse ? Ne serait-il pas plus judicieux de développer cette filière ?

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Jean-Paul Reich, ancien directeur scientifique d'Engie, plaide dans une tribune au " Monde " pour un " coup de pouce " à la production d'hydrogène par électrolyse, afin de stocker l'électricité éolienne et solaire et de limiter les émissions industrielles.

Le Monde | | Par Jean-Paul Reich (Vice-président de l' Association française de l'hydrogène et des piles à combustible (Afhypac) et ancien directeur scientifique du...

Tribune. Que ni le soleil ni le vent n'acceptent de briller et de souffler en fonction des besoins des consommateurs d'électricité - ce que l'on appelle " l'intermittence des énergies renouvelables " - n'est curieusement pas considéré comme un des obstacles majeurs aux ambitions énergétiques de la France, actuellement discutées dans le cadre de la " Programmation pluriannuelle de l'énergie " jusqu'en 2030.

Cela peut se comprendre. A ce jour en effet, les énergies renouvelables ne représentent qu'une part infime de la production d'électricité en France - seulement 4 % pour l'éolien et moins de 2 % pour le photovoltaïque. Du coup, rares sont les périodes où l'électricité produite ne peut être injectée dans les réseaux faute de demande simultanée des consommateurs.

Lorsqu'elles surviennent, le fait que l'on ne sache pas encore stocker cette électricité massivement et sur de longues périodes dans des conditions économiques acceptables n'est même pas un problème : les centrales à gaz et nucléaires arrivent encore à réduire la voilure pour laisser la priorité aux renouvelables sans que cela ne nuise (trop) à leur fonctionnement.

Un modèle économique rentable

Bref, le mécanisme fonctionne encore bien, et il faudrait qu'une part plus importante de l'électricité produite - probablement entre 40 % et 60 % - soit issue des énergies renouvelables pour qu'il commence à se gripper. Or, si les objectifs officiels de la transition énergétique sont respectés, cela ne devrait pas se produire avant 2030... ou 2040 pour les plus pessimistes. On a donc le temps a priori. D'autant que tout le monde espère que d'ici là, on aura enfin trouvé un modèle économique rentable de " smart grid " [réseau de distribution " intelligent "] et de stockage massif de l'électricité. Ce qui réglerait tout...

Sauf qu'attendre et espérer revient surtout à se priver dans l'immédiat d'un double moteur, tant pour le développement des énergies...

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L'hydrogène, " double moteur pour l'énergie et le climat "

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Jean-Paul Reich, ancien directeur scientifique d'Engie, plaide dans une tribune au " Monde " pour un " coup de pouce " à la production d'hydrogène par électrolyse, afin de stocker l'électricité éolienne et solaire et de limiter les émissions industrielles.

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Le carburant hydrogène pas si écologique que ça 

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Le carburant hydrogène pas si écologique que ça 

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futura sciences

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Le carburant hydrogène pas si écologique que ça (complément)

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Pierre angulaire de la politique énergétique du président Bush, l'hydrogène est souvent vu comme une alternative intéressante aux énergies fossiles. Le Congrès américain a ainsi débloqué trois...

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Hydrogène : les ambitions des pays étrangers

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Hydrogène : les ambitions des pays étrangers

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viser l'indépendance

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La France est loin d'être la seule à investir dans l'hydrogène. Coup de projecteur sur trois pays clé qui ont décidé de soutenir financièrement la filière.

En Chine, 5.000 véhicules dans deux ans

Les chiffres donnent le vertige. Déjà pionnière en matière de voiture électrique, la Chine s'est également lancée dans le match de la mobilité hydrogène. Selon une présentation de l'Association des ingénieurs automobile chinois, 360 voitures, bus ou camions roulant avec cette technologie ont été assemblés là-bas en 2017 - un chiffre qui doit être quadruplé cette année.

Le plan de Pékin ? Cent stations en 2020, 1.000 en 2025 et 3.000 en 2030. Assez a priori pour faire circuler 5.000 véhicules hydrogène dans deux ans, 50.000 dans sept ans et un million dans douze ans. La date de la vente à grande échelle est fixée pour 2030, confirme l'Ambassade française dans une étude.

Le gouvernement central a par ailleurs mis en place un système d'incitations très poussées. Sur la période 2016-2020, la subvention pour l'achat d'une voiture hydrogène s'élève à 31.000 dollars, celle pour un bus et un camion à 46.000 et 77.000 dollars, tandis que la construction d'une station de recharge est aidée à hauteur de 600.000 dollars. Côté constructeurs, Dongfeng, FAW, SAIC et Greatwall semblent être les plus impliqués dans le domaine.

Un Japon volontaire mais retardé par les coûts

Pour casser la dépendance du pays aux énergies fossiles, qu'il importe en totalité, le gouvernement japonais soutient les industriels qui tentent de bâtir l'une des premières 'sociétés de l'hydrogène' de la planète. En mars, l'Etat a ainsi promis de prendre en charge une importante partie du coût des nouvelles stations hydrogène que va déployer, dans l'Archipel, le nouveau consortium 'Japan H2 Mobility', emmené par Toyota, Honda, Nissan mais aussi JXTG Nippon Oil & Energy ou encore Air Liquide.

Ces entreprises espèrent construire 80 nouveaux sites de recharge d'ici 2021, en complément à la centaine de stations déjà en opération. Mais elles ont besoin de faire baisser les coûts de construction et d'opération de ces stations qui ne sont visitées qu'une ou deux fois par jour et sont toutes dans le rouge. Actuellement, la construction d'une station, selon des standards nippons très drastiques, coûte entre 400 et 500 millions de yens (3 à 4 millions d'euros). Soit quatre fois plus qu'une station essence conventionnelle.

Le gouvernement et le consortium pensent pouvoir diviser ce prix par deux d'ici 2020. Parallèlement, l'arrivée sur le marché de nouveaux véhicules à l'hydrogène devrait permettre d'approcher un modèle économique plus rentable. Jusqu'ici, Toyota a vendu moins de 3.000 exemplaires de sa 'Mirai' dans le pays quand Honda n'a écoulé que 200 unités de son modèle 'Clarity'.

250 millions d'euros de subventions en Allemagne

" Ca va dans la bonne direction, surtout en ce qui concerne la mobilité ". Ulrich Schmidtchen, membre du directoire de la Fédération allemande de l'hydrogène (DWV), ne boude pas son plaisir, même s'il aimerait un développement plus rapide. L'Allemagne, où circule entre 200 et 300 véhicules à hydrogène, compte actuellement 43 stations de recharge. Elle en vise 100 l'an prochain et 400 en 2023.

Cette situation, qui place l'Allemagne en position de leader, est le fruit d'une politique active. Dans le cadre d'un plan adopté en 2016, le gouvernement prévoit de soutenir la technologie à hauteur de 250 millions d'euros dans une première phase allant jusqu'en 2019. Les subventions portent sur différentes applications allant des voitures aux transports publics en passant par l'énergie.

Si le spécialiste des gaz industriels Linde, le géant automobile Daimler ou l'énergéticien E.ON ont fait de l'hydrogène une priorité, le pétrolier français Total ou l'équipementier ferroviaire Alstom, qui vient d'y inaugurer un train à pile à combustible, utilisent aussi l'Allemagne comme un terrain de jeu. " Ils sont plus actifs qu'en France ", souligne un expert.

Dans le cadre de leurs efforts d'amélioration de la pureté de l'air, la CDU de la chancelière Angela Merkel et le SPD du ministre des Finances Olaf Scholz prévoient dans leur contrat de coalition de soutenir différentes technologies, dont le véhicule électrique ou hydrogène.

Julien Dupont-Calbo, Thibaut Madelin, à Berlin, Yann Rousseau à Tokyo

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Hydrogène : les ambitions des pays étrangers

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La France est loin d'être la seule à investir dans l'hydrogène. Coup de projecteur sur trois pays clé qui ont décidé de soutenir financièrement la filière. Les chiffres donnent le vertige. Déjà pionnière en matière de voiture électrique, la Chine s'est également lancée dans le match de la mobilité hydrogène.

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Electricité renouvelable : pourquoi l'hydrogène peut jouer un rôle

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Electricité renouvelable : pourquoi l'hydrogène peut jouer un rôle

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Au-delà des usages pour la mobilité, l'hydrogène constitue un espoir pour l'essor de l'énergie renouvelable. Cet élément chimique constitue en effet un moyen de conserver l'énergie d'origine éolienne, solaire ou encore hydraulique. Et donc de résoudre l'un des principaux problèmes posés par les renouvelables, celui du stockage.

Les éoliennes et les panneaux photovoltaïques produisent souvent de l'électricité lorsque les consommateurs n'en ont pas besoin (la nuit par exemple pour les éoliennes). A l'inverse, ils peuvent s'avérer insuffisants pour satisfaire la demande à d'autres moments (si le soleil ne brille pas ou lors de pics de consommation en hiver...).

Ce n'est pas un problème d'envergure aujourd'hui en France, étant donné la faible part des renouvelables dans le mix électrique. Mais demain, faute de stockage, la production d'électricité renouvelable pourrait s'avérer insuffisante à certaines périodes ou au contraire risquerait d'être arrêtée ou perdue pour ne pas saturer les réseaux à d'autres moments. " A l'avenir, ce ne sont pas quelques gigawattheures qu'il faudra stocker mais des centaines de terrawattheures ", explique Philippe Boucly, président de l'Afhypac, l'association qui promeut l'hydrogène en France.

Procédé onéreux

L'électrolyse permet de transformer les surplus d'électricité en hydrogène. L'hydrogène peut ensuite être stocké ou transporté. Il peut être utilisé directement (sous forme de carburant notamment) ou bien reconverti en électricité au moyen d'une pile à combustible.

Problème, l'électrolyse reste un procédé onéreux pour l'instant : entre 4 et 6 euros le kg d'hydrogène, selon l'Afhypac. " Mais les technologies s'améliorent sans cesse et les coûts baissent sensiblement, assure Raphaël Schoentgen, fondateur du cabinet de conseil Hydrogen Advisors. On arrive à un point d'inflexion comparable à ce qui s'est passé pour les panneaux voltaïques il y a quelques années ".

Le rendement laisse à désirer

Le rendement du processus de production laisse toutefois à désirer: la déperdition d'énergie est de l'ordre de 25% lorsqu'on transforme l'électricité en hydrogène, puis de 50% pour convertir l'hydrogène en électricité, souligne Philippe Boucly. " Mais cela n'a pas d'importance: le processus est totalement vert et c'est une électricité qui serait de toute façon perdue si elle n'était pas stockée ", argumente Raphaël Schoentgen.

Il faudra ensuite trouver des lieux de stockage, souligne Pierre-Etienne Franc, vice-président hydrogène chez Air Liquide. Le géant français a mis en service l'an dernier le plus grand site du monde, une caverne située à 1.500 mètres sous terre au Texas.

Injection dans le réseau gazier

L'autre espoir pour le développement de l'hydrogène vert, c'est le gaz. La filière espère pouvoir injecter de l'hydrogène dans le réseau gazier, où il sera " mélangé " au gaz naturel pour être ensuite acheminé et consommé pour les mêmes usages que le gaz (chauffage, cuisson, etc.). Autre solution, l'hydrogène peut être combiné à du dioxyde de carbone (CO2) capté pour obtenir du méthane de synthèse dont les propriétés sont identiques à celles du gaz naturel.

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Electricité renouvelable : pourquoi l'hydrogène peut jouer un rôle

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Au-delà des usages pour la mobilité, l'hydrogène constitue un espoir pour l'essor de l'énergie renouvelable. Cet élément chimique constitue en effet un moyen de conserver l'énergie d'origine éolienne, solaire ou encore hydraulique. Et donc de résoudre l'un des principaux problèmes posés par les renouvelables, celui du stockage.

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Définition et catégories

Elément chimique le plus abondant dans l'univers, l'hydrogène (H) est classé en première place du tableau de Mendeleiev. Il s'agit de l'atome le plus simple et le plus léger : il est constitué d'un noyau contenant un proton et d'un électron périphérique.

La molécule H ₂ de dihydrogène, constituée de deux atomes d'hydrogène, est aussi communément appelée " hydrogène " (nous emploierons cette terminologie dans la fiche). C'est cette molécule H ₂ qui fait l'objet d'une exploitation chimique et suscite un fort intérêt énergétique, tant par ses possibilités d'usage que de stockage.

Vecteur énergétique d'avenir et substitut possible aux hydrocarbures, elle présente plusieurs avantages conséquents :

sa combustion génère une forte quantité d'énergie (environ 3 fois plus que l'essence à poids constant) ;

elle n'existe pas à l'état naturel mais est très abondante sur Terre sous forme atomique (eau, hydrocarbures, etc.) ;

sa combustion est non carbonée (pas d'émission de CO₂ lorsqu'il est issu de sources renouvelables) ;

elle est stockable et peut constituer un moyen efficace de stockage de l'électricité sur des durées longues.

La combustion de l'hydrogène génère environ 3 fois plus d'énergie que l'essence à poids constant.

Cependant, l'hydrogène énergie (ou vecteur hydrogène) se heurte encore à plusieurs limites :

le stockage de l'hydrogène nécessite des quantités d'énergie importantes en raison de sa faible densité (il peut être stocké sous forme comprimée, liquide ou encore d'hydrure métallique) ;

l'efficacité de son transport (énergie transportée par unité de volume) est beaucoup moins forte que celle du pétrole ou du gaz en raison de cette faible densité ;

des risques d'inflammabilité et de détonation avec l'air existent (bien que moindres que pour le gaz naturel) ;

le coût du procédé de production d'hydrogène le plus prometteur, l'électrolyse de l'eau, reste élevé ;

son utilisation grand public dans les transports nécessite la mise en place d'un réseau de stations à hydrogène (de type stations services) qui requiert des investissements considérables.

L'hydrogène énergie est prometteur à plus d'un titre. Néanmoins, son exploitation à l'échelle industrielle en est à ses balbutiements.
Différents procédés de production
L'hydrogène n'est pas disponible à l'état naturel. Il est produit par la séparation d'éléments chimiques dont l'atome H est un composant et par la mobilisation d'une source d'énergie.

La plus grande partie de l'hydrogène est actuellement produite à partir de gaz naturel et est utilisée par les industriels pour ses propriétés chimiques, en particulier dans les usines d'ammoniac (50% de la consommation mondiale) et dans les raffineries de pétrole (désulfurisation d'essence et de gazole, production de méthanol, etc.).

Plus de 95% de la production d'hydrogène est encore issue d'énergies fossiles (gaz naturel, pétrole, charbon). On appelle " hydrogène bas carbone " l'hydrogène produit grâce à une source d'énergie renouvelable ou nucléaire (ou par vaporeformage de gaz naturel si le procédé est associé à une unité de captage, stockage et valorisation du CO₂).

Près de 96% de la production mondiale d'hydrogène est encore issue d'énergies fossiles. (©Connaissance des Énergies, d'après Institution of Mechanical Engineers)

Reformage des combustibles fossiles à la vapeur d'eau (ou vaporeformage) : procédé de référence, le plus économique (mais son prix de revient reste bien plus élevé que celui du gaz naturel). Le vaporeformage du gaz naturel est la méthode la plus courante. Elle casse la molécule de méthane (CH₄), principal composant du gaz naturel, qui possède 4 atomes d'hydrogène, avec de la vapeur d'eau à 900°C. Deux réactions successives permettent de produire de l'hydrogène (H₂) et du dioxyde de carbone (CO₂) :

Ce procédé génère du dioxyde de carbone qui pourrait être capté et stocké dans le futur. Le vaporeformage du biogaz est également possible.

Electrolyse de l'eau : procédé qui nécessite de l'électricité (rentable si la production d'électricité présente elle-même un coût peu élevé). Le courant électrique décompose la molécule d'eau en hydrogène et en dioxygène (O₂) :

Ce procédé correspond à la réaction inverse de celle se produisant dans une pile à combustible. Il permet de produire un hydrogène très " propre " (si l'électricité est produite en utilisant des sources renouvelables) mais n'est pas encore viable économiquement (2 à 3 fois plus coûteux que le procédé de vaporeformage). Le rendement de cette technique est de 40% sur toute la chaîne mais peut atteindre 80% en récupérant la chaleur.

Cette électrolyse possède différentes variantes, à différentes températures :

Electrolyse basse température (< 200°C) alcaline utilisant une solution aqueuse d'acide sulfurique (H2SO4) ou d'hydroxyde de potassium (KOH) ;

Electrolyse basse température (< 200°C) utilisant un électrolyte solide :membrane polymère PEMFC conductrice de protons (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) ;

Electrolyse à haute température (> 400°C) utilisant une membrane céramique conductrice d'ions oxygène (Solid Oxide Fuel Cell), qui doit être couplée à un système solaire à concentration à un réacteur nucléaire à haute température pour profiter d'une source de vapeur bas coût ;

Gazéification et pyrolyse de biomasse (en particulier de charbon de bois) : procédé en cours de recherche et développement qui permet par exemple d'obtenir de l'hydrogène par transformation chimique du bois à très haute température (entre 1 200°C et 1 500°C). On obtient un mélange de gaz contenant de l'hydrogène (H₂) et du monoxyde de carbone (CO). Après purification de ce mélange, on obtient de l'hydrogène.

Autres procédés à l'état de recherche : d'autres techniques de production d'hydrogène sont actuellement à l'étude comme la photoélectrolyse (cellule photoélectrochimique décomposant l'eau sous l'effet de la lumière), la décomposition thermochimique de l'eau (l'eau est chauffé à 800/1 000°C grâce à l'énergie nucléaire) ou encore des microorganismes (production d'hydrogène par des bactéries modifiées sous l'effet de la lumière du soleil).

La filière hydrogène (©Connaissance des Énergies d'après CEA)
Applications
L'hydrogène peut être converti en électricité, en chaleur ou en force motrice selon l'usage final. Il a l'avantage de présenter une capacité de stockage (problématique avec l'électricité) et de pouvoir être produit sans émission de CO ₂. En tant que vecteur énergétique, il trouve ainsi :

des applications stationnaires : stockage d'énergie dans les bâtiments en assurant une fourniture d'électricité et de chaleur grâce à la cogénération, ce qui permettrait le développement des bâtiments à énergie positive ;

des applications mobiles : l'hydrogène peut alimenter des véhicules équipés de moteurs à combustion fonctionnant au gaz. Par ailleurs, un réservoir d'hydrogène peut-être associé à une pile combustible pour améliorer l'autonomie de véhicules électriques (électro-mobilité de 2e génération, dite 2G, la première correspondant aux véhicules électriques) ;

des applications industrielles : l'hydrogène est un composant chimique très employé dans l'industrie.

Notons que l'hydrogène est déjà largement utilisé dans le domaine de l'aérospatial comme combustible pour la propulsion des fusées.

La chaîne hydrogène (©Connaissance des Énergies d'après AFH ₂ - UE)

Enjeux par rapport à l'énergie
Production décarbonée de l'hydrogène
L'intérêt de l'hydrogène dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre dépend évidemment de la manière dont il est produit. Une chaîne non carbonée de production existe (électrolyse ou séquestration de CO ₂, s'il est issu des énergies fossiles).

La conjonction de trois facteurs conditionne le développement d'une filière énergétique de l'hydrogène : compétitivité en termes de prix, rendement énergétique et absence d'émission de CO ₂.
Gestion des intermittences des énergies renouvelables
Avec les piles à combustible, l'hydrogène énergie permet de stocker et de produire de l'électricité à la demande, valorisant ainsi les énergies renouvelables intermittentes.
Stockage et transport de l'hydrogène
L'hydrogène est difficile à stocker et à transporter, en raison de sa faible densité énergétique par unité de volume. Le transport s'effectue généralement en bouteilles ou en pipelines sous forme comprimée : le gaz peut être comprimé de quelques dizaines de bars à 350 ou 700 bars pour être acheminé. D'autre part, il est possible de le liquéfier l'hydrogène à -253°C mais cette transformation est très énergivore. Notons également la possibilité de transporter l'hydrogène sous forme d'hydrure métallique (la réaction d'hydruration est en effet réversible).

Le réseau de gaz naturel peut aussi contenir de l'hydrogène jusqu'à 20% en volume mais cela nécessite de le purifier en aval du réseau. Notons qu'il faut dix fois plus d'espace pour stocker de l'hydrogène gazeux par rapport à l'essence.
Utilisation dans les transports
Le secteur des transports offre un potentiel de développement majeur au vecteur hydrogène : celui-ci peut être utilisé directement dans des moteurs à combustion interne ou dans des piles à combustible. Des moteurs à combustion utilisant l'hydrogène équipent déjà des bus et des bennes à ordures ménagères sous forme d'hythane (mélange 20% hydrogène / 80% gaz naturel).
Sécurité
La réputation de l'hydrogène pâtit de quelques accidents historiques comme l'incendie du dirigeable Hindenburg en 1937 ou l'explosion de la navette Challenger le 28 janvier 1986. Néanmoins, ce gaz se révèle moins dangereux que le gaz naturel. Dans les voitures fonctionnant à hydrogène, on rajoute un colorant au gaz. En cas de fuite, l'hydrogène est invisible, inodore et n'est chaud qu'au-dessus de la source. Etant très léger, le gaz se libère verticalement, ce qui constitue un avantage en termes de sécurité.

Acteurs majeurs

On peut distinguer deux grandes catégories d'acteurs de la filière hydrogène : les centres de recherche qui travaillent sur les procédés de production et de transport les plus performants (en France, notamment le CEA, le CNRS ou IFP Énergies nouvelles) et les industriels qui travaillent sur les débouchés de ce vecteur énergétique (constructeurs automobiles ou groupes gaziers comme Air Liquide). En France, la filière est mise en valeur auprès des acteurs économiques et du grand public par l'association française de l'hydrogène (AFH ₂).

Unités de mesure et chiffres clés

La production industrielle mondiale d'hydrogène gazeux atteint actuellement près de 130 Mtep, soit environ 1,5% de la production mondiale d'énergie.

Zone de présence ou d'application

Plusieurs pays se trouvent à la pointe de la recherche appliquée à l'hydrogène : l'Allemagne avec le programme H₂ Mobility et Callux, le Japon avec le Japanese Large Scale Fuel Cell Demonstration Programme ou encore les Etats-Unis avec le US National Hydrogen & Fuel Cell Program.

En 2007, le Canada et les États-Unis ont convenu de créer une " autoroute verte ", un réseau de 200 stations de ravitaillement en hydrogène entre la Colombie-Britannique et la Californie.

La ville de Londres, en Angleterre, s'est engagée à réduire ses émissions de 60 % d'ici 2025 et a acquis une flotte de huit autobus à hydrogène dans cette optique.

Passé et présent

1671 : Première intuition : Robert Boyle rapporte que les vapeurs dégagées par la dissolution de fer dans l'acide chlorhydrique sont hautement inflammables

1766 : Découverte de l'hydrogène par Henry Cavendish qui isole le gaz

1781 : Démonstration par Cavendish de la formation d'eau lorsque l'hydrogène brûle. Le chimiste français Antoine Lavoisier appelle le gaz hydrogène

1839 : Découverte de la pile à hydrogène

1898 : Première liquéfaction de l'hydrogène obtenue par l'anglais Sir James Dewar

Futur

L'utilisation de ce gaz comme vecteur énergétique, notamment dans le secteur des transports et la production d'électricité, constitue un défi important. Le marché des piles à combustible et le secteur des transports constituent deux perspectives majeures en vue d'une utilisation plus importante de l'hydrogène.

Concrètement

Aujourd'hui, avec 1kg d'hydrogène, une voiture peut parcourir 100 km. Toyota a conçu un modèle avec une autonomie de 850 km. A titre de comparaison, les voitures électriques disposent généralement d'une autonomie maximum de moins de 500 km (un record de 1 600 km d'autonomie a toutefois été établi par les Allemands en 2011).

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Définition et catégories Elément chimique le plus abondant dans l'univers, l'hydrogène (H) est classé en première place du tableau de Mendeleiev. Il s'agit de l'atome le plus simple et le plus léger : il est constitué d'un noyau contenant un proton et d'un électron périphérique.

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le scepticisme des médias questionne en fait les pouvoirs publics l'échelle de production, utilisation, cout productio

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Véhicules électriques contre véhicules a hydrogène

On compare différents systèmes complets de propulsion de véhicules, complet c est a dire que l on part d une energie primaire , les hydrocarbures ou l électricité dont la partie verte est une energie primaire , et on fini par des véhicules électriques ou a hydrogène.
La comparaison est différente suivant que l hydrogène est produit a parti d hydrocarbure ou a partir d électricité , on regarde les 2 cas après avoir rappelé les atouts et inconvénients de l hydrogène.
L hydrogène qui n est pas une energie qui existe dans la nature mais un produit manufacture qui porte de l energie , un combustible , comme par exemple le méthanol , l alcool.
Indépendamment de son mode de production l hydrogène présente les avantages et inconvénients suivants :

Il a un avantage sur tout les autres combustibles , pour une liaison par un électron de son atome avec un comburant , l oxygène pas exemple , comme c est l élément le plus léger, c est le corps qui produit le plus d energie par unité de masse de carburant , 33.6kWh par kg de production de chaleur ( oppose de la variation d enthalpie) pour la réaction avec l oxygène pour donner de l eau vapeur et - 36.2kW de variation d enthalpie libre pour production d eau liquide.

C est pour cette raison que l hydrogène est utilise dans les seconds ou 3 eme etages de fusées , comme le cout importe peu par rapport au poids il est alors stocke sous forme liquide.
Ceci n est valable que si on prend en compte que le poids du carburant si on prend aussi le comburant , souvent l oxygène , la réaction de formation de l eau les 33.6kWh nécessitent 8 gramme d oxygène par gramme d hydrogène , ce qui fait 33.6kWh pour 9kg et 3.7kWh par kg . Le lithium qui pese 7 grammes par mole avec l oxygène produit 143kCal par mole de Li2O soit 5.5kWh par kg , ceci explique que dans les systèmes ou le comburant est compris dans le poids comme les piles , le lithium est supérieur a l hydrogène, les piles Lithium ion au cobalt carbone sont plus performante que les piles nickel metal hydrure NiMH ou les piles nickel hydrogène gazeux , NiH2 , jadis utilisées pour les vaisseaux spatiaux.

Un autre avantage de l hydrogène c est qu il est produit a partir d une ressource
gratuite , l eau , ainsi son prix n est lie qu a la consommation d energie nécessaire pour le produire ainsi qu a la valeur de l ensemble qui permet de le produire.

L hydrogène présente un inconvénient majeur , c est un gaz , et c est même le gaz le plus léger de tous , en plus il a un point de liquéfaction de -262°C et nécessite donc beaucoup d energie pour le liquéfier , . Le mode de stockage le plus économique est sous forme gazeuse sous pression, 250 bar dans les bouteilles et 700 bar dans la plupart des stockages de véhicules, dans ce dernier cas il faut 19kg d enveloppe pour stocker 1 kg d hydrogène.

Passons a la production de l hydrogène.

97% de l hydrogène est produit a partir d hydrocarbures par reformage a la vapeur , ce procédé consomme de l energie , il faut de la chaleur pour produire la vapeur et pour provoquer la réaction endothermique d oxydation du carbone par l oxygène de l eau , il faut bruler 25% des hydrocarbures mis en jeu , le reste servant a la réaction, CH4+H2O> CO+3H2 , on retrouve ainsi dans l hydrogène produit 75% de l energie contenue dans les hydrocarbures .

Si cet hydrogène est utilise pour remplir le réservoir de véhicules a hydrogène,il faut :Comprimer l hydrogène vers 200 bar puis le transporter vers les stations service distribuant l hydrogène.
Le comprimer a 700 bar dans les stations service pour pouvoir remplir les réservoirs des véhicule .
Sans tenir compte du transport de l hydrogène comprime ,les compressions de l'hydrogène nécessitent une energie mécanique qui correspondrait a 15% d hydrocarbure en plus que celle utilisée pour produire l hydrogène .

L hydrogène charge dans les réservoirs du véhicule contient 75%/1.15 =65% de l energie contenue dans les hydrocarbures ayant servi a le produire et le comprimer.

Ensuite dans le véhicule l hydrogène est converti en électricité par une pile a flux utilisant de l hydrogène gazeux et l oxygène de l air pour produire du courant continu.
Ce type de pile dit pile a combustible car l hydrogène est quasiment le seul combustible utilise dans ce type de pile a flux car les autres combustible tel le méthanol ont des rendements en conversion en energie très mauvais .
Une des meilleure pile a combustible est celle de la Toyota mirai qui necfesite 2 auxiliaires , un compresseur d air et un circulateur d hydrogène , elle a un rendement de 41.6% de l energie de combustion de l hydrogène avec production de vapeur d eau (PCI) .
Globalement l energie électrique qui parvient aux moteurs des roues est de 65*41.6 =27% de l energie des hydrocarbures d origine , avec un rendement de conversion de l energie électrique et celui des moteurs électriques de 95% , on obtient comme energie mécanique de propulsion , 25.65% de l energie des hydrocarbures.

On peut comparer au système ci dessus le système classique ou les hydrocarbures sont utilises dans le moteur du véhicule , le rendement du moteur est de 32% et le rendement de boite de vitesse et transmission de 97% , donc un rendement de 31% de l energie contenu dans les hydrocarbure .

On peut aussi utiliser les hydrocarbures de la manière suivante :
On les brule dans une centrale thermique a cycle combine , dont le rendement peut atteindre 62% de conversion en électricité de l energie contenue dans les hydrocarbures.

On utilise cette électricité distribuée par réseau pour charger les piles d un vehicule a piles ,dit couramment véhicule électrique . Le rendement du réseau est de 95% et une pile restitue a la décharge 75% de l energie nécessaire a la charge , le rendement global depuis les hydrocarbures jusqu aux roues du véhicule est, :
62%*95%*75%*95% = 42% .

On a donc par rapport a l energie contenue dans les hydrocarbures :

un rendement de 25.6% pour le système a hydrogène

un rendement de 31% pour l utilisation directe des hydrocarbures dans le véhicule

un rendement de 42% pour la conversion des hydrocarbures en électricité puis utilisation de celle ci dans un véhicule a piles .

l utilisation de l hydrogène conduit a une consommation d hydrocarbure par km parcouru qui est de 21% supérieure a celle d un véhicule a hydrocarbure et de 64% supérieur a celle d un véhicule a piles.
L empreinte carbone pour l hydrogène est donc supérieur a celle des autres d un même facteur , pour les particules fines , seul le véhicule a hydrocarbures en produit .

Le véhicule électrique nécessite une moindre consommation d hydrocarbure ,39% de moins , donc une moindre empreinte carbone que le véhicule a hydrogène , l utilisation de l hydrogène issue des hydrocarbures dans les transport devrait avoir du mal a survivre .

3% de l hydrogène produit actuellement l est par électrolyse de l eau .
L electrolyse de l eau avec un gros électrolyseur Mcphy Enertrag de 600kW qui consomme 57kWh par kg d hydrogène produit a 30 bar, a un rendement de 63.5% par rapport a l enthalpie libre de dissociation de l eau liquide .

L hydrogène produit par electrolyse l est idealement dans la station service qui le distribue , on a pas de transport et recom pression d hydrogène mais seulement une compression de 30 bar a 700 bar . Cette compression consomme 2 kWh d electricite par kg d hydrogène comprime.

Donc 59kWh pour produire 1 kg d hydrogène comprime .

La pile a combustible de Toyota mirai produit 41.6% de la chaleur de combustion PCI de l hydrogène donc 41.6%* 33.6 kWh/kg = 14kWh par kg d hydrogène.

Le rendement global en électricité sur les moteurs d entrainement des roues du véhicule par rapport a l électricité prise sur le réseau nécéssaire pour produire et comprimer l hydrogène est de 14/59= 23.7% soit 22.4% en energie mécanique sur les roues.

Si l électricité du réseau est utilisée pour charger les piles d un véhicule le rendement est le rendement en energie décharge/ charge des piles soit 75% ( pour pile lithium ion , accus au plomb, pile NiMH , piles NiH2 ,piles sodium nickel, piles sodium soufre ) soit 71.25 % en energie mécanique sur les roues .
Le véhicule a hydrogène consomme 71.25/22.4 =3.2 fois plus d électricité de réseau que le véhicule électrique , certes le chargement d un véhicule a hydrogène se fait en 5 minutes contre 3 heures pour un véhicule électrique , et une demi heure pour avoir 80 % de l energie et l energie par kg de stockage est de 0.9kWh par kg pour l hydrogène contre 0.23kWh par kg pour Li Li ion ce qui fait que les véhicules a hydrogène on plus d autonomie mais un consommation de plus du triple est rédhibitoire .

Notons qu un système qui semble grotesque comportant :
électrolyseur pour produire l hydrogène
compression de l hydrogène pour stockage
centrale a cycle combine brulant l hydrogène pour alimenter le réseau électrique
véhicule a pile charge par réseau

permet a partir de 1 kg d hydrogène comprime ce qui nécessite 59kWh, de produire par la centrale 33.6%62% =20.8 kWh d électricité injectée sur le réseau soit 20.8*95%* 75% = 14.8 kWh sur les moteurs de roues d un véhicule électrique au lieu de 14kW pour le classique système a hydrogène .

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On compare les vehicules a hydrogene et les vehicules electriques, si l'hydrogene est produit a partir d'hydrocarbures, les vehicules electriques consomment 21% d'hydrocarbures de moins que ceux a hydrogene , si l'hydrigene est produit a partir d'emectricite le vehicule a hydrogene consomme 3 fois plus d'electricite que le vehicule electrique.

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"Nous sommes nombreux à penser que la production d’hydrogène à partir d’énergies renouvelables est LA solution."

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"Nous sommes nombreux à penser que la production d’hydrogène à partir d’énergies renouvelables est LA solution."

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L'énergie, son utilisation et son accessibilité constituent l'un des enjeux majeurs pour le futur de notre civilisation. La population mondiale augmente et malgré des efforts pour restreindre nos besoins énergétiques, ceux-ci ne vont certainement pas tendre à baisser dans un avenir proche. En outre, si on y regarde de près, beaucoup de nouveaux développements technologiques sont associés à l'énergie, ainsi que, malheureusement bon nombre de conflits, ou de tensions géopolitiques.

Dans ce contexte, et en prenant un peu de recul, quel est le portrait-robot d'une bonne solution pour la fourniture énergétique du futur ? Tout d'abord, celle-ci doit être abondante et durable, s'appuyant sur des ressources renouvelables à l'échelle d'une vie humaine. Elle doit être propre, respectueuse de l'environnement et ne doit pas générer de gaz à effet de serre. En outre, elle doit être accessible à tous, en tout point de la planète. Et enfin pouvoir être déclinée dans un grand nombre de contextes applicatifs. Peut-on considérer l'hydrogène comme une bonne solution ? Examinons un peu sa candidature à l'aune de ces différents critères.

En préambule, rappelons que l'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers : 75% en masse et 92% en nombre d'atomes. Un bon point pour lui... même s'il faut préciser dans la foulée que sur Terre, il n'est que rarement présent naturellement sous forme de dihydrogène. Il faut donc le produire (on parle de " vecteur énergétique "), ce qui nous amène au second critère, celui de la durabilité.

Sur ce point, les détracteurs évoquent souvent le rendement de cette filière de production d'hydrogène qui serait mauvais... Bien entendu, le rendement de l'électrolyse se situe aux voisinages de 70%, ce qui peut sembler faible, par rapport à des sources énergétiques fossiles qui sont immédiatement disponibles. Mais ceci est à nuancer par l'excellent rendement électrique des systèmes piles à hydrogène : ce dernier peut dépasser les 50% ce qui est beaucoup en comparaison du rendement des machines thermiques. Et surtout, si nous nous plaçons d'un point de vue financier, la source primaire (vent, soleil, etc.) est gratuite... Bref, la question du rendement ne saurait constituer un argument sérieux contre le candidat hydrogène. Passons au critère suivant, l'accessibilité en tout point de la planète.

Du groupe électrogène aux applications spatiales

Là encore la réponse est positive d'un point de vue technique. Le soleil et le vent sont des ressources très bien distribuées sur la planète. Il est même possible de produire son propre hydrogène chez soi, avec quelques panneaux photovoltaïques placés sur le toit ou la façade de sa maison ou de son immeuble. Les coûts des électrolyseurs et des piles à hydrogène doit cependant encore être diminué, pour le rendre accessible financièrement au plus grand nombre. Ceci passe par une amélioration de l'efficacité énergétique de ces dispositifs, de leur durabilité et par une augmentation des volumes produits... bref, par la structuration industrielle de la filière.

Les applications potentielles de l'hydrogène-énergie sont-elles suffisamment larges et diversifiées ? La réponse est oui, mille fois oui ! En effet, comme déjà évoqué, l'hydrogène est un vecteur énergétique, qui plus est " dual " à l'électricité : il est particulièrement aisé de passer de l'hydrogène à l'électricité grâce à une pile à hydrogène, et d'électricité à hydrogène grâce à un électrolyseur d'eau, tout ceci sans émission d'aucun polluant. Il constitue donc une solution de stockage d'électricité, sur du long terme et peut-être utilisé dans toutes les applications actuelle ou potentielle de l'électricité. Groupes électrogènes stationnaires, propres et silencieux 1, petites alimentations électriques nomades pour le tourisme, dispositifs de production d'électricité, d'eau chaude sanitaire et de froid pour des bâtiments, stockage à long terme de l'électricité sur des réseaux ou micro-réseaux électriques...

Attardons-nous sur l'une de ces applications, et pas la moindre : l'alimentation de véhicules électriques (voitures, camions, bus, trains). Le " plus " de l'hydrogène par rapport aux véhicules électriques à batterie réside d'une part dans l'augmentation drastique de l'autonomie : un véhicule familial peut parcourir environ 100 km avec 1 seul kilogramme d'hydrogène. Et d'autre part dans la réduction tout aussi drastique des temps de recharge puisqu'il est possible de faire le plein en quelques minutes seulement. Nul doute que l'hydrogène-énergie tiendra une place de choix dans les échanges qui auront lieu à Belfort du 11 au 14 décembre 2017, lors de la conférence internationale IEEE VPPC'2017 que je préside et qui va réunir des centaines d'experts de la mobilité électrique. Notons que l'hydrogène peut alimenter tout ou partie de bien d'autres sortes de véhicule : chariots élévateurs fonctionnant 24h/24 dans les entrepôts, drones de livraison et de surveillance, engins agricoles, engins de manutention dans les ports, etc. Et n'oublions pas les applications spatiales, qui sont à l'origine de premiers travaux de développement et d'ingénierie autour de cette technologie...

Des recherches foisonnantes

Pour concrétiser le formidable potentiel de l'hydrogène, de nombreuses recherches ont lieu dans les laboratoires, comme par exemple les travaux menés dans le cadre du GDR HySPàC. Pour ma part, avec un œil d'ingénieur de formation, j'ai adopté depuis près de 20 ans une approche " top-down " afin d'accélérer les développements de cette technologie. Il s'agit d'identifier, en lien avec les acteurs industriels du secteur -ou susceptibles de le devenir-, les verrous technologiques à relever et à les traduire en défis scientifiques. Cette approche est très complémentaire à celle, plus " bottom-up ", du matériau à l'objet, développée au sein des laboratoires de chimie ou d'électrochimie du CNRS. En travaillant le sujet par les " deux bouts " simultanément, nous gagnons en efficacité et nous accélérons les développements.

Mes principales activités de recherche se concentrent sur l'augmentation de l'efficience énergétique et de la durabilité des systèmes hydrogène-énergie. En travaillant à la fois sur l'identification de l'état de santé de la pile à hydrogène, sur le temps restant de bon fonctionnement (eu égard à un cycle d'usage donné ou estimé), sur l'optimisation du pilotage du système grâce à ces informations, il nous a été possible de faire progresser significativement la maturité technologique de l'hydrogène-énergie, d'accompagner les industriels du secteur au niveau international, et de lancer également nos propres start-ups. Ces recherches se mènent avec les équipes évoluant au sein de la fédération de recherche CNRS FCLAB et constitue un travail collectif interdisciplinaire. Une dimension indispensable, peut-être plus ici qu'ailleurs compte-tenu de la nature de notre objet d'étude qui requiert des compétences en génie électrique, mécanique, thermique, électrochimie ou matériaux mais aussi en économie et dans les autres sciences humaines et sociales. C'est ce travail collectif qui permettra assurément à l'hydrogène de jouer le rôle qu'il mérite dans le paysage énergétique de demain.

Les points de vue, les opinions et les analyses publiés dans cette rubrique n'engagent que leur auteur. Ils ne sauraient constituer une quelconque position du CNRS.

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Quels sont les atouts de l'hydrogène pour devenir un acteur phare du futur mix énergétique ? Quels sont les obstacles à lever ? Grand spécialiste de l'hydrogène et récent lauréat de la prestigieuse médaille Blondel, Daniel Hissel fait le point à l'occasion d'un Congrès international sur les véhicules électriques qui se tient à Belfort du 11 au 14 décembre.

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Le plan hydrogène de Nicolas Hulot déçoit déjà

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Le plan hydrogène de Nicolas Hulot déçoit déjà

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Par Delphine Denuit

Nicolas Hulot, ici mercredi à l'Assemblée nationale, entend fixer à 10% la part d'hydrogène produit à base de sources renouvelables d'ici à 2023 et à 40% en 2028. FRANCOIS GUILLOT/AFP

L'enveloppe globale de 100 millions d'euros d'aides n'est pas considérée à la hauteur des enjeux.

Le ministre de la Transition écologique Nicolas Hulot lance ce vendredi matin en grande pompe un "plan hydrogène", une série de mesures pour faire de la France "un leader mondial" dans la production de ce gaz. Selon son entourage, le ministre doit débloquer "une enveloppe de 100 millions d'euros d'aides à l'investissement" à destination des acteurs de la filière, invités pour l'occasion au ministère. Cette somme, disponible dès 2019, permettra de ...

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Le plan hydrogène de Nicolas Hulot déçoit déjà

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Par Delphine Denuit L'enveloppe globale de 100 millions d'euros d'aides n'est pas considérée à la hauteur des enjeux. Le ministre de la Transition écologique Nicolas Hulot lance ce vendredi matin en grande pompe un "plan hydrogène", une série de mesures pour faire de la France "un leader mondial" dans la production de ce gaz.

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L'hydrogène est-il vraiment l'énergie du futur ?

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L'hydrogène est-il vraiment l'énergie du futur ?

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FOCUS - Utilisé par des voitures, des bateaux ou des trains, l'hydrogène est souvent présenté comme un pilier de la transition énergétique mondiale. Le Figaro fait le point sur les avantages et les inconvénients de ce vecteur d'énergie.

Vélo, taxi, scooter, train, bateau... Chaque jour ou presque, un nouveau mode de transport équipé d'hydrogène fait parler de lui dans les médias. Plébiscité par les défenseurs de l'environnement et par de nombreux grands groupes, l'hydrogène est présenté comme l'énergie du futur. D'Engie à Total en passant par Air Liquide, Alstom, BMW ou General Motor, tous promettent d'investir dans cette source d'énergie devenue "vecteur incontournable de la transition énergétique", selon Benoît Potier, PDG d'Air Liquide et co-président de l'Hydrogen Council. Lancé début 2017 lors du sommet de Davos, ce groupe, qui réunit 18 multinationales, cherche à promouvoir le développement de l'hydrogène dans le monde. Mais pourquoi cet engouement? Le Figaro fait le point.

* Qu'est-ce que l'hydrogène?

L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant de l'univers. Il s'agit d'un corps simple, gazeux, qui entre notamment dans la composition de l'eau. "Chaque molécule d'eau est le fruit de la combinaison entre 1 atome d'oxygène et 2 atomes d'hydrogène. On trouve aussi de l'hydrogène dans les hydrocarbures (pétrole et gaz) qui sont issus de la combinaison d'atomes de carbone et d'hydrogène", explique l'IFP énergie nouvelle (IFPEN), sur son site. L'hydrogène n'est pas une source d'énergie directe mais plutôt un vecteur énergétique. Dans les transports il est par exemple utilisé dans une pile à combustible pour générer de l'énergie.

* Comment le fabrique-t-on?

L'hydrogène n'existe pas à l'état pur. Pour le produire, il faut utiliser des procédés chimiques pour séparer l'hydrogène des éléments auxquels il est associé. Il faut pour cela une source d'hydrogène et une source d'énergie. L'hydrogène peut ainsi être fabriqué par "vaporeformage de gaz naturel, électrolyse de l'eau, gazéification et pyrolyse de la biomasse, décomposition thermochimique ou photochimique de l'eau, production biologique à partir d'algues ou de bactéries", énumère l'Ademe, dans une note.

* Quels sont les avantages de l'hydrogène?

Comme le précise l'IFPEN, "la molécule d'hydrogène, composée de deux atomes d'hydrogène, est particulièrement énergétique: 1 kg d'hydrogène libère environ trois fois plus d'énergie qu'1 kg d'essence". De plus, l'hydrogène, lorsqu'il est produit à partir de ressources renouvelables, est considéré comme non polluant. "Les rejets d'un véhicule à hydrogène sont composés uniquement d'eau. Il n'y a aucune émission de particule nocive ou de Co²", affirme Erwin Penfornis. Autre avantage selon le spécialiste: "Avec l'hydrogène, il y a plus d'autonomie et c'est plus rapide à recharger. Il faut compter un temps de recharge d'environ 3 minutes dans une station de remplissage".

L'hydrogène est aussi considéré comme un moyen durable de stocker de l'énergie. "On peut stocker les surplus d'énergies renouvelables pour pouvoir les réutiliser plus tard, ce qui n'est pas possible avec l'électricité. C'est un enjeu énorme permettant d'intégrer plus de renouvelable dans la consommation énergétique", affirme Erwin Penfornis. "Des pays comme le Japon ont compris qu'ils allaient avoir besoin de ce vecteur énergétique qui peut être produit ailleurs, stocké et transporté par navire, camion ou par pipeline. C'est pour cela que le Japon est le pays le plus avancé dans ce secteur de l'hydrogène", explique-t-on chez Air Liquide. Le groupe vient d'ailleurs d'annoncer la création au printemps 2018 d'une société commune avec 10 sociétés japonaises pour accélérer le développement du réseau de stations de recharge d'hydrogène dans l'archipel. Objectif: déployer 160 stations hydrogène d'ici 2020.

* Quel est le potentiel économique et écologique de cette technologie?

Pour le moment, la consommation mondiale d'hydrogène reste encore faible: environ 56 millions de tonnes, soit moins de 2% de la consommation mondiale d'énergie. Mais d'après une étude récente réalisée par le Hydrogen Council avec McKinsey, l'hydrogène pourrait représenter près d'un cinquième de l'énergie totale consommée à l'horizon 2050. "Cela permettrait de contribuer à hauteur de 20% à la diminution requise pour limiter le réchauffement climatique à 2°C", explique l'Hydrogen Council, qui considère que l'hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures et 500.000 camions d'ici à 2030. Selon cette étude, la demande annuelle d'hydrogène pourrait globalement être multipliée par dix d'ici à 2050 et représenter 18% de la demande énergétique finale totale dans le scénario des 2°C. À cet horizon, l'hydrogène pourrait générer un chiffre d'affaires de 2500 milliards de dollars et créer plus de 30 millions d'emplois.

* Comment l'hydrogène est-il utilisé aujourd'hui?

"Cette molécule est utilisée depuis longtemps dans l'industrie comme matière première. Air Liquide par exemple en fournit depuis 50 ans à des secteurs comme le raffinage, la chimie ou le domaine spatial. L'hydrogène est notamment le carburant de lancement de la fusée Ariane depuis des décennies", explique Erwin Penfornis, directeur du marché hydrogène chez Air Liquide. Mais son utilisation est très large. "L'hydrogène a la capacité d'alimenter tous les usages énergétiques comme le transport ou le chauffage", ajoute le spécialiste.

C'est surtout dans les transports que son usage évolue. "L'hydrogène, stocké dans des réservoirs, est transformé en électricité grâce à une pile à combustible", explique-t-on chez Air Liquide. Toyota et Hyundai commercialisent ainsi des véhicules utilisant ce procédé, la Mirai et la ix35. Honda ou encore Daimler sont aussi sur le coup. À Paris, des taxis développés par la start-up STEP roulent déjà à l'hydrogène. Soutenue par Air Liquide et le groupe ADP, la société va pouvoir profiter de la première station hydrogène publique installée en zone aéroportuaire en France, à Orly. Le département de la Manche est pionnier en la matière puisqu'en janvier 2015, il avait inauguré la première station publique d'hydrogène pour voitures de France. La collectivité possède aujourd'hui une flotte de 17 véhicules à hydrogène. Une station a également ouvert en juillet à Rouen. Elle alimente une dizaine de véhicules appartenant aux collectivités ou entreprises locales. La région Normandie projette l'ouverture de neuf autres stations en 2018. La ville de Pau, en partenariat avec Engie et le fabricant de bus Van Hool, va quant à elle faire rouler huit bus à hydrogène en 2019.

" LIRE AUSSI - La pile à combustible est-elle l'avenir de l'automobile?

À Saint-Lô, les premiers vélos électriques à hydrogène de France, conçus par Pragma Industries, une PME de Biarritz, ont été mis en service ce lundi. Des scooters à hydrogène ont aussi été présentés début décembre par la société suisse Aaqius, spécialisée dans les technologies vertes pour le transport. Ces scooters sont équipés d'une cartouche remplie d'hydrogène.

À l'étranger, la Chine a mis en service le premier tramway à hydrogène au monde en octobre, dans la ville de Tangshan.

Alstom, dont la branche ferroviaire est passée fin septembre sous contrôle de l'Allemand Siemens, va de son côté construire 14 trains fonctionnant à l'hydrogène pour l'Autorité locale des transports de Basse-Saxe en Allemagne. Ils devraient rouler en décembre 2021.

Un bateau à hydrogène, 100% autonome en énergie et baptisé Energy Observer, a été mis à l'eau en avril dernier. Fabriqué à Saint-Malo et imaginé par les navigateurs Victorien Erussard et Jérôme Delafosse, il est présenté comme "le premier navire au monde, capable de produire son propre hydrogène à bord". Il a entamé son tour du monde pour six ans cet été.

Le secteur aérien n'est pas en reste. Dès 2008, Boeing annonçait avoir fait voler un avion propulsé par une pile à hydrogène, assurant qu'il s'agissait d'une "première dans l'histoire de l'aviation". Depuis, plusieurs projets ont vu le jour. L'un des plus récents est porté par l'Onera, le centre français de recherche aérospatial. En juin dernier, au Bourget, ce dernier a présenté Ampere, un avion futuriste qui sera alimenté en électricité par dix piles à hydrogène.

* Quels sont les obstacles au développement de l'hydrogène?

Le processus de production de l'hydrogène pose pour l'instant problème puisqu'il est à la fois polluant et coûteux. À ce jour, 96% de l'hydrogène est produit à partir d'énergie fossile (pétrole, gaz naturel et charbon) car cette méthode est la plus rentable. "Les technologies sont prêtes pour être mises sur le marché mais il faut passer à des échelles de production importantes pour réduire les coûts", explique Erwin Penfornis . "On ne voit aucun frein pour arriver à un niveau de coût acceptable. Mais pour l'instant, il n'y a pas d'incitation financière pour développer des méthodes de production décarbonées", regrette le spécialiste.

"Le déploiement d'une filière hydrogène nécessite des investissements relativement lourds, tant pour la production, la distribution que le stockage de l'hydrogène: ceux-ci supposent un engagement d'acteurs industriels et une maîtrise du risque économique par le soutien des pouvoirs publics", confirme l'Ademe. Le Hydrogen Council chiffre ces besoins d'investissements entre 20 et 25 milliards de dollars par an, soit environ 280 milliards de dollars d'ici à 2030. À titre de comparaison, les pays investissent 650 milliards de dollars par an dans le pétrole et le gaz, rappelle-t-il.

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L'hydrogène est-il vraiment l'énergie du futur ?

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FOCUS - Utilisé par des voitures, des bateaux ou des trains, l'hydrogène est souvent présenté comme un pilier de la transition énergétique mondiale. Le Figaro fait le point sur les avantages et les inconvénients de ce vecteur d'énergie. Vélo, taxi, scooter, train, bateau...

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L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers:
Sur Terre il est surtout présent à l'état d'eau (liquide, solide, gazeuse)

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Aujourd'hui, présentation par le Ministre de l'écologie du plan visant à permettre à la France de devenir leader mondial de l'utilisation de l'hydrogène comme énergie

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Le ministre de la Transition écologique Nicolas Hulot veut faire de la France un leader mondial de l'hydrogène. Il présente son plan ce vendredi. Cette technologie permet de remplacer les énergies fossiles notamment pour les transports. Des expériences sont menées actuellement dans le monde.

Seules quelques dizaines de voitures roulent à l'hydrogène en France © Radio France / Rosalie Lafarge

Le ministre de la Transition écologique Nicolas Hulot présente ce vendredi un plan visant à faire de la France "un leader mondial" de la technologie hydrogène.

L'hydrogène peut devenir une solution majeure dans notre mix énergétique de demain.

Considéré comme une énergie du futur, ce gaz permet de faire avancer bateaux, trains et voitures sans émettre de gaz à effet de serre. Potentiellement inépuisable, l'hydrogène n'est pas une source d'énergie mais un vecteur énergétique : il doit être produit puis stocké avant d'être utilisé. De plus, sa combustion ne rejette ni CO2 ni particules fines, mais il est aujourd'hui produit en majorité à partir d'énergies fossiles. Contrairement aux autres énergies renouvelables, l'hydrogène peut être stocké durablement. Et il n'émet que de l'eau.

Objectif : 10 % d'hydrogène produit à base de sources renouvelables d'ici 2023.

Les expérimentations existent, mais passer à la phase industrielle reste laborieux.

Pour Nicolas Hulot, l'hydrogène rend "possible le stockage à grande échelle des énergies renouvelables, permettant ainsi de rendre crédible un monde où _ l'hydrogène vient se substituer petit à petit aux (énergies) fossiles_, au nucléaire, pour combler les intermittences du solaire et de l'éolien".

Des taxis à Paris, des bus à Pau et Versailles

Pour suivre les objectifs de Nicolas Hulot, les constructeurs français doivent s'investir. Pour l'instant, ils hésitent. Aujourd'hui, plus d'un millier de bus manufacturés roulent à l'hydrogène en Chine, alors qu'en Europe à peine une centaine sont opérationnels.

La ville de Pau a le projet de faire rouler des bus.

En Asie, les constructeurs automobiles produisent déjà des milliers de voitures qui roulent à l'hydrogène.

Une cinquantaine de taxis roulent à l'hydrogène dans la capitale, avec des voitures asiatiques.

Un chauffeur de taxi fait "le plein" à la station hydrogène d'Air Liquide à Paris, au Pont de l'Alma. © Radio France / Rosalie Lafarge

Le groupe Air Liquide possède trois stations hydrogène en Île-de-France. Dans les Yvelines, à Versailles, deux bus à hydrogène devraient circuler dès janvier 2019. La mise en service de cette ligne sera la première en France fonctionnant avec des bus à hydrogène.

Les deux autres stations servent à ravitailler des voitures expérimentales.

Station hydrogène d'Air Liquide / Air Liquide

Des trains en Allemagne

Les Allemands, de leur coté, vont expérimenter prochainement un train produit par Alstom. La région allemande de Basse-Saxe a signé avec Alstom un protocole d'accord pour la fourniture de 14 trains à pile à combustible, baptisés Coradia iLint fabriqués dans l'usine Alstom de Salzgitter. Ces trains devraient transporter des passagers en 2021, 300 personnes à 140 km/h.

Le train Coradia iLint en Allemagne fonctionne à l'hydrogène © AFP / John MACDOUGALL

Des camions de bière aux Etats-Unis

Aux Etats-Unis, le camion à hydrogène est en route. Le groupe de brasseries Anheuser-Busch va utiliser 800 camions à hydrogène pour livrer ses cartons de bière. Les camions sont construits par Nikola Motor Company.

Des tramways en Chine

Créés par la société canadienne Ballard, les tramways sont utilisables directement sans attendre un réseau de stations de distribution d'hydrogène. Trois minutes suffisent à alimenter le tram, qui peut transporter 380 passagers. La Chine est le seul pays au monde à utiliser un tramway à hydrogène.

Une Toyota grand public au Japon puis aux USA et en Europe

Toyota a lancé en 2015 au Japon sa première voiture à l'hydrogène grand public, Mirai. Puis elle a été commercialisée aux États-Unis, en Allemagne, au Royaume-Uni et au Danemark. Elle est actuellement testée en Italie.

La Toyota Mirai testée à Turin en Italie © AFP / Stefano Guidi / CrowdSpark

Toyota est le premier constructeur à lancer une offre grand public. La Mirai peut rouler sur 650 kilomètres avec un plein d'hydrogène effectué en trois minutes. La Mirai est un véritable succès en Californie où elle s'est vendue entre 2015 et 2018 à 3 000 exemplaires (environ 50 000 euros l'unité). La Californie fait partie des territoires les mieux équipés avec un total d'une cinquantaine de stations prévues d'ici fin 2018. Boston et New York se montrent également très intéressées.

Un catamaran fait le tour du monde

Energy Observer est un catamaran expérimental, premier bateau capable de produire son propre hydrogène à partir de l'eau de mer et des énergies renouvelables.

Energy Observer dans la baie de Saint Malo en août 2017 © AFP / CHARLY TRIBALLEAU

Objectif d'Energy Observer : montrer que l'hydrogène peut être produit à partir d'énergies renouvelables, solaire et éolienne. 130 mètres carrés de panneaux photovoltaïques, deux éoliennes, une aile de traction et une pile à combustible produisent l'électricité à partir de l'hydrogène stocké. Energy Observer doit effectuer un tour du monde pendant six ans et une centaine d'escales. D'un coût de 5,5 millions d'euros pour sa transformation, il a été conçu avec une équipe d'architectes navals et du CEA-Liten, dédié aux énergies nouvelles.

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Le ministre de la Transition écologique Nicolas Hulot veut faire de la France un leader mondial de l hydrogène. Il présente son plan ce vendredi. Cette technologie permet de remplacer les énergies fossiles notamment pour les transports. Des expériences sont menées actuellement dans le monde.