« L’hydrogène permet d’augmenter la part des ENR au sein du mix-électrique » « L’hydrogène permet d’augmenter la part des ENR au sein du mix-électrique »

« L’hydrogène permet d’augmenter la part des ENR au sein du mix-électrique »

Hydrogène, Air Liquide

Quelques jours après le lancement de l’Hydrogen Council, le directeur du marché hydrogène du groupe Air Liquide, Erwin Penfornis, a accepté de répondre à nos questions. Acteur de la scène énergétique mondiale, le groupe français réaffirme ses ambitions au service de la transition énergétique et de l’électromobilité.

Pouvez-vous rappeler  ce qu’est l’hydrogène et quels sont les moyens dont on dispose pour en produire ? Connaissez-vous les proportions d’utilisation des différents procédés dans le monde à notre époque ? 

Lorsqu’on parle d’hydrogène il faut d’abord rappeler que c’est que c’est un vecteur énergétique et non une énergie primaire telles que peuvent l’être les énergies fossiles ou les énergies renouvelables. Donc, qui dit vecteur d’énergie, dit qu’on le produit à partir d’autres sources d’énergies afin de l’acheminer vers différents usages finaux ; à savoir la mobilité, l’industrie, le résidentiel ou la production d’électricité. L’hydrogène est donc véritablement un trait d’union entre les énergies primaires et ces domaines d’utilisation de l’énergie. Ce qui le rend particulièrement intéressant c’est qu’on peut le produire à partir de l’ensemble des énergies primaires, donc aussi bien les énergies fossiles que sont le gaz naturel, divers produits pétroliers ou le charbon, que le nucléaire et maintenant les énergies renouvelables, sans aucune émission de CO2. De plus, son efficacité énergétique – variable selon les différents procédés – est globalement assez élevée. Et pour cause, l’hydrogène peut être converti en électricité via une pile à combustible, une technologie qui offre un très bon rendement énergétique, entre 50 et 60%, à comparer aux 20/25% d’un moteur thermique. En bout de chaîne, pour la transformation ultime de l’énergie, on considère qu’il y a un facteur 2 en terme de rendement.

Le procédé le plus développé pour obtenir de l’hydrogène c’est le vaporeformage de gaz naturel, car c’est aussi le moyen le plus économique d’en produire. On peut considérer qu’au niveau mondial, il représente 95% de la production. Le premier avantage de cette solution est qu’elle permet de démontrer que l’on est capable de produire de l’hydrogène en très grande quantité et donc de répondre à une forte demande à des coûts abordables, ce qui est l’un des grands enjeux du futur. Qui plus est, ce moyen de production, bénéficie d’une empreinte carbone relativement basse. Si on regarde l’utilisation de l’hydrogène dans un véhicule à pile à combustible, on se retrouve avec un niveau d’émission de CO2 qui est de 20 à 30% inférieur à celui des véhicules diesel dernier modèle. En effet, il faut souligner, comme vous le savez sans doute, que le gaz naturel est l’énergie fossile la moins carbonée.

Par ailleurs, il est aussi possible de produire de l’hydrogène avec le procédé qu’on appelle la gazéification, que ce soit à partir d’énergie fossile ou de biomasse (à partir de résidus de bois ou d’autres déchets, deux options qui devraient encore se développer dans le futur afin de produire de l’hydrogène décarboné).

Enfin il reste l’électrolyse pour obtenir de l’hydrogène à partir d’électricité. Tout l’intérêt étant d’utiliser de l’électricité décarbonée, comme par exemple l’électricité renouvelable. Cette solution est en ce moment très porteuse, et offre de très nombreux développements. Par exemple, on envisage de pouvoir stocker le surplus des énergies renouvelables grâce à ce système et palier ainsi leur intermittence pour permettre le déploiement à grand échelle du solaire et de l’éolien. Des pilotes industriels de ce type sont en cours de déploiement, tel que le projet Hybalance porté par Air Liquide au Danemark. Les deux derniers procédés que nous venons d’évoquer assurent donc les 5% restants de la production mondiale d’hydrogène. En revanche, il est difficile de quantifier plus précisément la répartition entre ces deux techniques car la gazéification et l’électrolyse sont souvent utilisées dans de plus petites unités de production, à l’inverse du vaporeformage que l’on retrouve souvent dans de grandes installations comme les raffineries.

Où se positionne Air Liquide dans la chaîne de valeur de l’hydrogène (production, stockage et distribution) ?

Air Liquide couvre l’ensemble de la chaîne de valeur, de la production aux usages finaux. Pour répondre plus précisément à votre question, il faut distinguer les marchés actuels de l’hydrogène/les usages actuels de l’hydrogène, des nouveaux marchés. De nos jours, le groupe Air Liquide commercialise 14 milliards de m3 d’hydrogène par an, des quantités absolument significatives. Pour cela, le groupe développe ses propres technologies de production, nous sommes à la fois sur la conception et  la construction des usines, leur exploitation et la distribution d’hydrogène jusqu’à nos clients finaux. Parmi eux, les industries du raffinage, de la chimie, de la sidérurgie, du verre, mais aussi de l’industrie spatiale puisque le projet Ariane est propulsé à partir d’hydrogène. On couvre déjà tous ces marchés finaux en assurant l’ensemble de la chaîne.

Parmi les nouveaux usages de l’hydrogène, comme par exemple en matière de mobilité, Air Liquide est déjà  engagé dans l’ouverture actuelle du marché de l’énergie. Pour ce faire, le Groupe s’appuie non seulement sur ses unités de production d’hydrogène, mais aussi sur des moyens de distribution d’hydrogène innovants, par exemple des moyens de stockage à plus haute pression ; et puis on va jusqu’à la distribution de cet hydrogène auprès de l’utilisateur final, notamment en investissant et en exploitant des stations de distribution d’hydrogène. D’ici fin 2017, le groupe aura déjà fourni plus de 100 stations hydrogène dans le monde. En France, le marché n’est pas le plus avancé même si beaucoup d’acteurs sont présents et on s’en félicite. Il existe un écosystème important en France, animé notamment par l’association des industriels impliqués dans l’hydrogène – l’AFHYPAC -, toutefois les pays dans lesquels l’hydrogène énergie, en particulier pour les usages de la mobilité, décolle le plus rapidement sont plutôt les Etats-Unis, l’Allemagne et le Japon. Dans ces trois pays, Air Liquide est capable d’utiliser ses activités industrielles comme un levier pour s’imposer comme un acteur majeur dans le développement de la mobilité hydrogène.

Plusieurs raisons expliquent l’essor de la mobilité hydrogène dans ces trois pays. En premier lieu avec une volonté politique très affirmée, la stratégie des pouvoirs publics consiste à inciter les constructeurs automobiles à commercialiser des véhicules à hydrogène et à inciter les développeurs d’infrastructures à investir des stations de recharge. De surcroît, il faut souligner que les acteurs nationaux de l’industrie automobile dans ces pays sont davantage engagés dans cette voie. On peut penser au Japon, au rôle très fort de Toyota et de Honda, en Allemagne de Daimler/Mercedes ou de Hyundai en Corée.

Aujourd’hui, les transports contribuent fortement aux émissions de C02. Face à cela, les autorités souhaitent porter la part des ENR à 10,5% en 2020 et à 15% en 2030. Actuellement, les véhicules à hydrogène peuvent-ils bénéficier de la prime de reconversion, faut-il prolonger ce dispositif et/ou le renforcer ? Cette option technologique a-t-elle par ailleurs déjà bénéficié de commandes publiques ?

Les véhicules à hydrogène bénéficient bien-sûr du bonus écologique. Il faut surtout souligner que ce moyen de transport est reconnu par les autorités, par le gouvernement français comme un véhicule zéro émission, tout comme les véhicules électriques classiques. En effet, les véhicules à hydrogène sont également des véhicules électriques, mais le stockage d’énergie se fait sous forme d’hydrogène et non sous forme de batteries. Ainsi dans la nomenclature « Crit’Air » édictée par le ministère du développement durable et applicable à Paris depuis le 15 janvier 2017, les véhicules électriques batteries et à hydrogène peuvent arborer la vignette verte, soit celle la plus vertueuse.

Parallèlement, ce moyen de locomotion est soutenu par plusieurs programmes publics de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe). Toutefois, la filière reste en attente d’une véritable feuille de route stratégique pour développer des infrastructures stations à l’échelle nationale, à l’instar de ce qui a déjà pu se faire au Japon, en Allemagne ou en Californie, et accompagner ensuite, la mise en œuvre de cette feuille de route, avec des mécanismes de soutien à l’investissement de ces stations de remplissage. Et côté constructeurs, il faudrait envisager des dispositifs incitatifs qui leur permettent de commercialiser davantage de véhicules zéro émission, par exemple l’instauration d’un système de type quotas d’introduction sur le marché de ces véhicules. Cette solution a déjà été testée avec succès en Californie. En attendant, Air Liquide développe aussi des stations multi-énergies propres, celles-ci combinent à la fois de l’hydrogène, du Bio CNG et Bio LNG – puisque les camions de transport de marchandises se convertissent de plus en plus au carburant gaz naturel.

Pour répondre à votre seconde question, le bus à hydrogène va effectivement se développer dans les transports publics, aussi bien pour les zones urbaines que péri-urbaines. On peut notamment citer le cas de la Ville de Paris, qui dans le cadre de son programme de conversion de la flotte de 4 500 bus de la RATP à des énergies propres d’ici 2025, offre un potentiel intéressant pour les bus à hydrogène.

Lors du Forum de Davos, on a pu assister au lancement de l’Hydrogen Council, à l’occasion duquel 10 milliards d’euros d’investissement ont été annoncés. Que faut-il retenir de cette initiative ?

Tout d’abord, c’est la première fois que des acteurs couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur se sont réunis afin d’affirmer le rôle stratégique de l’hydrogène pour atteindre les objectifs environnementaux, en particulier atteindre ceux des accords de Paris, c’est à dire une limitation du réchauffement climatique en deçà de–2°C ! On a une reconnaissance aussi bien du monde pétrolier que du monde électrique, des constructeurs automobiles, ainsi que d’acteurs qui travaillent dans d’autres secteurs,  comme Alstom pour le train ou Kawasaki pour la production d’électricité à partir d’hydrogène. C’est donc une image extrêmement forte, notamment pour le grand public.

L’autre message des partenaires de l’Hydrogen Council, c’est bien la volonté d’accroître les investissements réalisés dans ce domaine et de les rediriger vers l’ouverture des marchés grâce à des technologies qui sont désormais matures. En effet, c’est une filière en développement depuis un certain nombre d’années maintenant, dont une bonne part des investissements étaient dédiés à la R&D, et désormais les technologies commencent à être introduites sur les marchés de par le monde. Dans ce contexte, la mobilité sera un usage clé pour l’hydrogène, avec entre autres, le déploiement de véhicules, de bus ou de camions à hydrogène comme nous l’évoquions précédemment. Mais les membres de l’Hydrogen Council ont également tenu à mettre en lumière le rôle systémique de cette technologie dans le stockage des énergies renouvelables. Celle-ci pourrait permettre d’augmenter progressivement la part des d’ENR au sein du mix-électrique, conformément aux ambitions de la transition énergétique. Enfin, l’hydrogène aura également un rôle croissant à jouer dans l’industrie et dans le résidentiel.

Pour conclure, on peut donc dire qu’il faut à présent passer des déclarations aux actes. Dans cette perspective, la réunion des grands groupes industriels internationaux, de l’écosystème des PME et de représentants des pouvoirs publics de différentes régions du monde à Davos, atteste d’une véritable dynamique de filière et envoie un signal très positif. Maintenant, ce dont on a véritablement besoin, c’est d’être capable d’accélérer les investissements afin de déployer les technologies développées en coordination avec la stratégie des pouvoirs publics.

Lire aussi : A Davos, plusieurs industriels s’allient pour promouvoir l’hydrogène verte

Rédigé par : Erwin Penfornis

Erwin Penfornis
Directeur du marché Hydrogène chez Air Liquide
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COMMENTAIRES

  • La production par électrolyse n’a pas d’intérêt énergétique, car on convertit de l’énergie à haute valeur (électrique), en une énergie moins intéressante (chimique).

    A partir de 100 kWh d’électricité du réseau, on obtient 22 Kwh environ dans la voiture (ou la locomotive) contre 72 Kwh si on a une voiture électrique à batterie

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  • Actuellement 95 % de l’hydrogène est fabrique à partir du fossile et le gaspillage d’énergie n’est plus une option pour l’UE. pour limiter le CO2 Avantage aux batteries de stockage !

    Pour affirmer que les VE à batteries seront mieux placés que ceux à hydrogène dans la lutte contre les émissions de CO2, Markus Felgenhauer s’appuie sur les résultats de la projection : « L’analyse a montré que pour être compétitifs en termes de coûts, les véhicules à pile à combustible devraient être vendus moins chers que les véhicules à batterie ». Ce qui n’est pas le cas. Le stockage de l’énergie solaire, non utilisée en temps réel, par transformation en hydrogène, avec perte de rendement ne bénéficierait que très peu à l’alimentation des immeubles pour les chauffer et les éclairer. Les auteurs de l’étude estiment que leurs conclusions sont applicables à bien des sites de Californie particulièrement exposés au Soleil.

    On veut vous présenter la voiture à hydrogène comme une voiture propre, qui ne rejette que de l’eau ! grâce à l’hydrogène produit par électrolyse à partir du solaire ou d’éolien, mais son bilan économique est désastreux même pour le climat !
    En effet, pour 1 kWh d’énergie renouvelable, le stockage dans une batterie qui alimentera le moteur d’un véhicule électrique, aux roues duquel je retrouverai 0,8 kWh.
    Si je dépense ce kWh dans une électrolyse, l’hydrogène qu’il me faudra comprimer (énergie du compresseur), transporter, stocker à nouveau dans un réservoir de voiture, que je transforme en électricité dans une pile à combustible qui alimente le moteur électrique d’une voiture électrique, aux roues de celle-ci, je ne retrouve moins que 0,2 kWh, QUATRE fois moins que dans le cas précédent. y a pas photo !

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