L’urgence climatique, la pression de l’opinion, les enjeux de souveraineté énergétique… Tout plaide pour l’émergence d’une filière française de production d’hydrogène décarbonée. Retour sur un chantier éminemment stratégique !
« Notre maison brûle et nous regardons ailleurs » … Cette phrase célèbre de Jacques Chirac, prononcée en 2002 à l’occasion du IVème sommet de la Terre, trouve un écho tout particulier alors que les effets des changements climatiques sont toujours plus sensibles au quotidien. Après un été 2022 marqué par des incendies et des vagues de chaleur à répétition, l’été 2023 inquiète alors que les trois quarts des nappes phréatiques sont en-dessous de leur niveau normal. Pouvoirs publics, filière industrielle, l’opinion dans son ensemble… Les forces s’alignent et chacun s’accorde désormais sur l’urgence à agir pour réduire notre empreinte environnementale. Pour y parvenir, certains en appellent à la décroissance, d’autres à une sobriété optimale, en repensant notamment nos modèles énergétiques. L’enjeu ? Limiter les émissions de CO2. L’une des réponses, c’est l’hydrogène !
Hydrogène : un véritable potentiel à exploiter
Considéré comme un vecteur énergétique propre car il peut être produit à partir de sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire, éolienne et hydraulique, et ne produit pas d’émissions de gaz à effet de serre lorsqu’il est utilisé comme carburant dans une pile à combustible, l’hydrogène apparaît comme un levier majeur de la réduction des émissions de CO2.
En effet, lorsqu’il est brûlé dans une pile à combustible, l’hydrogène ne rejette dans l’atmosphère que de l’eau et de la chaleur. Il est considéré comme « propre » car il ne génère pas d’autres sous-produits ou polluants atmosphériques comme les oxydes d’azote ou les particules fines.
L’autre atout majeur de l’hydrogène, c’est qu’il peut être produit à partir d’énergie renouvelable lorsqu’elle est disponible en excès, stocké et utilisé lorsque la demande en énergie est élevée. Cela peut aider à réguler les fluctuations de l’offre et de la demande d’énergie renouvelable.
Il existe également un autre avantage : celui de la souveraineté énergétique de la France. En effet, lorsqu’il est produit à partir d’énergies renouvelables, il contribue à réduire la dépendance aux combustibles fossiles importés. Mais, si le tableau semble idyllique, la production d’hydrogène à grande échelle soulève des interrogations sur le plan environnemental car elle s’avère très énergivore. Sans recours aux énergies renouvelables, les bénéfices environnementaux sont donc sujets à caution !
Vers une vraie neutralité carbone ?
On estime la production mondiale d’hydrogène à un volume proche de 120 millions de tonnes chaque année. Cependant, seul 1% de cette production est réalisée sur la base de l’électrolyse de l’eau à partir d’énergies renouvelables et au bilan carbone nul. À ce jour, le vaporeformage de gaz naturel (qui émet 19 kg de CO2 par kg d’hydrogène produit) s’avère être la méthode de production la plus répandue car elle représente 44% des volumes produits chaque année. L’autre méthode de production d’hydrogène découle de la gazéification du charbon (30% des volumes). Si elle se révèle compétitive sur le plan économique, elle demeure cependant polluante puisque l’on considère qu’elle émet 12 kg de CO² par kg d’hydrogène produit.
Alors l’hydrogène peut-il être vraiment décarboné ? La réponse est oui, s’il est produit à partir de l’électrolyse de l’eau obtenue à partir d’électricité bas carbone ou renouvelable. Mais ce mode de production demeure, à ce jour, entre 3 et 5 fois plus coûteux que le vaporeformage du gaz naturel. L’implication d’acteurs majeurs du monde de l’énergie comme Air Liquide ou encore Engie permet peu à peu de réaliser des économies d’échelle importantes. Les travaux en cours permettent notamment d’enregistrer de nets progrès en termes de rendement énergétique et de la puissance des électrolyseurs pour faire baisser les coûts de production de l’hydrogène décarboné. En France, la part de l’électrolyse est plus importante que dans le reste du monde (6% des volumes).
Une volonté politique de développer une filière hydrogène forte…
Le plan de déploiement Hydrogène français du gouvernement français vise à développer une filière française de production d’hydrogène bas-carbone, à promouvoir l’utilisation de l’hydrogène dans les secteurs du transport, de l’industrie et de l’énergie, et à financer la recherche et le développement dans ce domaine.
Dans le cadre du Plan France 2030, un montant de 9 milliards d’euros a été alloué à des laboratoires de recherche et à des industriels à la pointe de l’innovation, en vue de faire émerger une filière compétitive d’hydrogène renouvelable et bas carbone. En ligne de mire : une ambition de positionner la France parmi les leaders mondiaux de l’hydrogène décarboné par électrolyse. Si l’on se réfère au Plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique, publié par le Ministère de la Transition écologique et solidaire, « l’hydrogène décarboné peut significativement diminuer l’empreinte carbone de la filière « hydrogène industriel », sous réserve de pouvoir concurrencer, dans un contexte de prix du carbone suffisant, l’hydrogène produit à base d’énergies fossiles via des solutions d’électrolyse à haute performance et en exploitant des énergies renouvelables électriques à bas coût ».
Une maîtrise des coûts de production liée notamment aux progrès des technologies de production d’hydrogène par le biais de l’électrolyse. Il apparaît ainsi que l’hydrogène produit par électrolyse revient à environ 4 €/kg à 6 €/kg en fonction de la technologie d’électrolyse et pour une durée d’utilisation de 4 000 à 5 000 h par an et un coût de l’électricité autour de 50€/MWh. « Ce coût pourrait atteindre, à l’horizon 2028 de la PPE, 2 à 3 €/kg, ordre de grandeur comparable au prix aujourd’hui payé par les grands industriels consommateurs d’hydrogène », souligne le Plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique qui fixe l’objectif de production d’hydrogène décarboné dans les usages de l’hydrogène industriel 10 % en 2023 et entre 20 à 40 % à l’horizon 2028. Transformation des mobilités, des usages industriels, perspective de souveraineté énergétique, tout un écosystème est engagé dans un processus exigeant au service de la réduction de l’impact environnemental des activités humaines. Plus qu’un projet, plus qu’une vision, un enjeu majeur dont chacun doit se saisir pour en faire une opportunité !
Dassault Systèmes : impliqué dans l’émergence d’une filière d’hydrogène décarboné…
L’une des clés de la décarbonation de la production d’hydrogène, c’est la prise en compte de l’impact environnemental à tous les stades de la chaîne de valeur. De l’implantation des sites de production, en passant par les choix énergétiques opérés, jusqu’à l’acheminement de l’hydrogène produit sur les sites de distribution, la plate-forme 3DEXPERIENCE joue un rôle clé. En intervenant dans l’analyse du cycle de vie globale, en systématisant le recours à la simulation numérique, les solutions de Dassault Systèmes contribuent à inscrire la filière hydrogène sur le chemin d’une efficacité environnementale optimisée !
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Eurowest Digital Marketing Specialist at Dassault Systèmes. Je prends plaisir à découvrir davantage chaque jour le vaste monde de l'industrie et les perspectives d'innovations pour un avenir plus durable.