Nous suivre Industrie Techno

A quand la fée hydrogène?

Industrie et Technologies
Grenoble, 2 au 5 septembre. Fondatrice, la première conférence européenne de l’hydrogène énergie a évoqué tous les aspects de production, distribution et consommation. Un événement d'où sort une cer

La première conférence européenne de l’hydrogène énergie s’est tenue à Grenoble  et ses 450 participants venaient du monde entier. Une conférence fondatrice car l’effort européen s’affirme nettement face aux programmes japonais et nord-américains et fédératrice car tous les aspects de production, distribution et consommation étaient évoqués.

Pourquoi l’hydrogène?

Les effets de la canicule ont été évoqués aussi bien par Thierry Alleau président de l’AFH2 Association française de l’hydrogène que par Claudie Haigneré ministre déléguée à la recherche dans la conclusion de la conférence.

Pourquoi l'hydrogène? Pour s’affranchir des gaz à effet de serre au premier rang desquels le dioxyde de carbone : un kilogramme d’essence produit environ trois kilogrammes de dioxyde de carbone; les émissions mondiales d’ici 2030 seront triplées si l’on conserve la situation actuelle.

Consommer de l’hydrogène c’est aussi s’affranchir de tous les autres polluants locaux (NOx, SOx, imbrûlés, métaux lourds etc).

Au problème de pollution et d’effet de serre s’ajoute l’épuisement des réserves de combustibles fossiles, pétrole et gaz, convoitées aussi par les géants émergeants que sont la Chine et l’Inde.

 L’hydrogène, inépuisable, produit par les énergies renouvelables, c’est l’équation idéale. Pour la première fois dans son histoire, l’humanité peut planifier son avenir énergétique en toute connaissance de cause. C’est aujourd’hui qu’il faut s’y intéresser, pas dans dix ans quand les options technologiques et les schémas énergétiques seront figés.

Un problème géopolitique

La sécurité d’approvisionnement est au coeur des préoccupations des pays développés comme l’a rappelé Catherine Gregoire, Senior advisor for Climate Change au département de l’énergie des Etats Unis (US DoE) tout comme la liberté de consommer et de se déplacer.

 Il n’est pas innocent que le programme américain sur l’automobile du futur lancé début 2002 s’appelle Freedom Car (Cooperative Automotive Research) et que l’initiative présidentielle sur l’hydrogène lancée le 28 janvier 2003 par le président Bush comporte un volet de 1,2 milliard US$ sur l’hydrogène plus 0,5 pour les voitures hybrides.

Si les Etats Unis mettent en avant la liberté, la vision japonaise est beaucoup plus globale et même… thermodynamique comme l’a expliqué Ken-Ichiro Ota de l’université de Yokohama en exposant les cycles du carbone et de l’hydrogène (eau) sur la terre : l’hydrogène est 70 000 fois plus abondant que le carbone et son cycle dans l’atmosphère est 3300 fois plus rapide (10 jours contre 5 ans), il est donc plus disponible.

 Le Japon, archipel très peuplé et sans ressource n’a pas la même vision du problème de l’énergie que d’autres. Il n’a pas de plan hydrogène à proprement parler, mais un programme piles à combustible qu’il poursuit avec constance depuis 1980.

 L’Europe, sous l’impulsion de Loyola de Palacio et du Commissaire Busquin a initié en octobre 2002 le High Level Group for Hydrogen and Fuel Cells dont les conclusions ont été rendues en juin dernier à Bruxelles.

 Les 19 membres (pour la France Daniel Deloche Air-Liquide, Alain Bugat CEA, Pierre Beuzit Renault) ont recommandé un effort structuré au plan européen qui se traduit par une plateforme technologique : un cadre politique cohérent en Europe (y compris les problèmes de codes et normes), un agenda stratégique, le déploiement des meilleures voies possibles et une feuille de route européenne.

 Celle-ci est balisée grossièrement jusqu’en 2050 avec une première phase d’ici 2020 de développement technologique et d’expériences suivie d’une seconde de déploiement à grande échelle aussi bien en terme d’équipements que de distribution.

Le montant actuel des recherches financées par la Commission européenne sur l’hydrogène est d’environ 100 MEuros et l’on vise 300 MEuros dans le 6 ème PCRD précise Philippe Busquin; à cela s’ajoutent les efforts de chaque pays mais globalement l’effort est trop faible.

Les défis de la production d’hydrogène

La production européenne d’hydrogène actuelle est de 8 Mt/an mais pour des besoins chimiques; elle est assurée aux trois quarts à partir du gaz naturel. La consommation d’hydrogène de 100 millions d’automobiles (la moitié du parc européen) représenterait environ 40 Mt/an.

Dans une phase de transition (d’ici à 2050) les hydrocarbures et le gaz notamment garderont tout leur poids d’énergies bien en place, avec une expérience technologique importante.

 Si l’eau est la “mine“ d’hydrogène idéale, son concurrent est le gaz naturel. Après tout H2O contient deux atomes d’hydrogène par molécule (ou 2 g d’hydrogène pour 18 g d’eau) et CH4 quatre atomes (ou 4 g pour 16 g de méthane). La “petite“ différence est cet atome de carbone qui se retrouve forcément sous forme de CO2! Le problème effet de serre n’est donc pas réglé, sauf à éviter d’envoyer ce dioxyde de carbone dans l’atmosphère : c’est la séquestration en couches profondes (aquifères et autres), voire au fond des océans, qui est en question.

Les sociétés gazières voient donc arriver l’hydrogène comme une menace. En Europe, ces sociétés sont tellement occupées par l’ouverture du marché de l’énergie et le développement des réseaux qu’elles ne regardent pas vraiment l’hydrogène (elles sont absentes du réseau Hynet).

Dans un premier temps, le réseau actuel de gaz pourrait continuer à livrer du gaz avec production au point de livraison de l’énergie électrique et de la chaleur grâce à une pile à combustible couplée à un reformeur (production d’hydrogène à partir du gaz), voire grâce un simple moteur à gaz. Ce gaz pourrait aussi servir à produire localement de l’hydrogène pour alimenter des piles à combustible, voire des stations service pour véhicules. Cela aurait au moins l’avantage d’introduire l’hydrogène dans notre économie.

Le problème de l’effet de serre n’est pas réglé pour autant, d’où la position de l’Union Internationale du Gaz qui indique que si cette industrie veut survivre, il faut opter pour des solutions centralisées avec séquestration du CO2 et distribution de l’hydrogène.

Le problème est identique avec le charbon qui par réaction avec l’eau produit de l’hydrogène et du gaz carbonique qu’il faut aussi séquestrer. Carlo Rubia (prix Nobel de physique et directeur de l’ENEA, centre de recherche italien) souligne toutefois deux obstacles : le gaz carbonique est mortel et les quantités en jeu sont énormes!

La seule solution viable pour lui est donc le solaire et particulièrement avec des cycles chimiques à haute température. Sans oublier l’électrolyse à condition que l’électricité soit issue d’énergie renouvelable bon marché, mais l’électricité est un vecteur noble qu’il est dommage de retransformer en hydrogène.

Le nucléaire est aussi sur les rangs pour produire de l’hydrogène. Les tenants du nucléaire insistent sur cette possibilité : au niveau européen les réacteurs de quatrième génération sont déjà prévus avec des possibilités de production d’électricité ou d’hydrogène par cycles thermochimiques et des problèmes de matériaux à résoudre pour les hautes températures. Sans parler d’éventuelles oppositions au nucléaire.

Le cycle du carbone n’est pas disqualifié s’il met en oeuvre la biomasse soit par voie thermique (gaz et reformage) soit par production directe d’hydrogène par fermentation, mais il s’agirait là forcément de production distribuée et non centrale.

Qui consommera l’hydrogène?

A cause de la pollution urbaine et de ses effets sanitaires les transports routiers semblent en première ligne pour utiliser l’hydrogène. Mais il ne faut pas oublier le maritime et l’aérien. Des essais de réacteur à hydrogène ont déjà eu lieu (projet Hydroplane).

Les applications stationnaires dans l’industrie et le bâtiment avec cogénération courant chaleur sont possibles (plusieurs dizaines d’expériences de pile à combustible sont en cours dans le monde sur l’habitat).

Les applications portables (microordinateur, téléphone) ne représenteront pas des consommations importantes, mais un marché énorme en nombre d’unités. Au passage on résoudrait le problème des piles. Le CEA a montré un prototype de pile à combustible issu des microtechnologies.

Moteur à combustion interne ou pile à combustible? Stockage gazeux ou liquide, voire sous forme d’hydrure dissous comme l’étudie PSA? Toutes les solutions sont étudiées aujourd’hui. BMW qui a choisi le moteur thermique et l’hydrogène liquide fait cavalier seul. Cette solution pourrait assurer la transition et ancrer l’hydrogène dans le paysage.

Pour Pierre Beuzit de Renault le véhicule doit être reconçu complètement pour l’électricité; en outre le style de conduite changera, les accélérations ne pourront pas être aussi fulgurantes qu’avec un moteur à explosion.

La difficulté à convertir l’automobile à l’électricité semble telle que Pierre René Bauquis, professeur associé à l’IFP et ancien directeur Stratégie et planification de Total, dans un exercice personnel de prospective ne voit pas de place pour l’hydrogène pur dans le transport automobile. L’avenir de l’automobile à hydrogène est donc très discuté. Cela sera sans doute moins le cas pour des flottes captives de bus voire de camions de livraison urbaine pour lesquels les reprises et le réseau de distribution sont bien moins critiques que pour l’automobile personnelle.

Plutôt que de se faire peur avec la fin prochaine du pétrole et du gaz une vision plus positive serait de se dire qu’il nous reste une quarantaine d’années pour nous convertir à l’hydrogène… et qu’il faut commencer dès maintenant cette révolution.

Christian Guyard

Pour en savoir plus
- AFH2 Association française de l’hydrogène : www.afh2.org . Le site ouvre de nombreux liens avec d’autres associations et les principaux intervenants
- association européenne de l'hydrogène:  www.h2euro.org
- site européen www.cordis.lu : voir le 6ème PCRD et le réseau PACo
- site du réseau européen constitué d’entreprises sur l’hydrogène www.hynet.info
- Lire la  'Feuille de route' de l'UE en vue d'un partenariat européen pour une économie durable de l'hydrogène à  http://europa.eu.int/rapid/start/cgi/guesten.ksh?p_action.
gettxt=gt&doc=IP/03/1229|0|RAPID&lg=fr&display
=

 

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

Pince origami, robots voituriers, plastique bio-recyclé… les meilleures innovations de la semaine

Pince origami, robots voituriers, plastique bio-recyclé… les meilleures innovations de la semaine

Quelles sont les innovations qui vous ont le plus marqués au cours des sept derniers jours ? Cette semaine, vous avez apprécié[…]

Mobilité hydrogène, mini-usine médicale, composites thermoplastiques… les innovations qui (re)donnent le sourire

Mobilité hydrogène, mini-usine médicale, composites thermoplastiques… les innovations qui (re)donnent le sourire

Mini-moteurs ioniques, piles à hydrogène, Global Industrie… les meilleures innovations de la semaine

Mini-moteurs ioniques, piles à hydrogène, Global Industrie… les meilleures innovations de la semaine

Michelin et Faurecia s’associent autour de la mobilité hydrogène

Michelin et Faurecia s’associent autour de la mobilité hydrogène

Plus d'articles