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Cap sur l'industrialisation

Xavier Boivinet
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Cap sur l'industrialisation

Longtemps annoncé, l’essor de l’hydrogène comme vecteur énergétique se concrétise à la faveur de la transition énergétique. Pour continuer sur sa lancée, le gaz léger devra verdir sa production et réduire ses coûts en passant à l’échelle industrielle.

Source d’électricité à bord des capsules spatiales Gemini et Apollo dans les années 1960, l’hydrogène a permis à l’humanité d’atteindre la Lune. Parviendra-t-il à la sevrer des énergies fossiles ? La petite molécule a en tout cas des atouts pour y contribuer : légère, à haute densité énergétique, constituée d’atomes abondants sur Terre, elle peut être produite sans pollution par électrolyse à partir d’électricité renouvelable, stockée puis reconvertie en électricité à la demande avec une pile à combustible. De quoi en faire un vecteur énergétique de choix. Or cela fait des années que la révolution de l’hydrogène est annoncée. Des décennies même. « Un premier engouement s’est produit dans les années 1970 et 1980, rappelle François Le Naour, responsable du programme Hydrogène au Commissariat à l’énergie atomique (CEA) et vice-président de l’Association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (Afhypac). Cela s’explique surtout par les chocs pétroliers et la recherche d’alternatives au pétrole. » Mais avec la chute du prix de l’or noir, le sujet a été relégué aux oubliettes. S’ensuit une traversée du désert, qui durera jusqu’à la fin du XXe siècle. « Il a fallu attendre le début des années 2000 et la prise de conscience du changement climatique pour remettre l’hydrogène sur le devant de la scène », poursuit François Le  Naour.

L’hydrogène compte bien surfer sur la vague de la transition énergétique, qui nécessite des solutions de stockage pour pallier l’intermittence des énergies renouvelables et pousse à l’électrification de l’automobile. Ingénieur spécialisé dans l’hydrogène au sein du service recherche et technologies avancées de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe), Luc Bodineau est catégorique : « Qualitativement, nous savons que nous aurons besoin d’hydrogène si nous voulons bien faire les choses dans la mobilité et l’intégration des renouvelables. »

Réduire les coûts

En quelques années, les projets se sont multipliés dans le monde. En Guyane, la Centrale électrique de l’ouest guyanais (Ceog), qui devrait être mise en service en 2020, couplera 55 mégawatts (MW) d’électricité solaire à un stockage d’hydrogène de 140 mégawattheures (MWh) pour lisser la production et fournir de l’électricité : 10 MW le jour et 3 MW la nuit. Des bus à hydrogène parcourront bientôt Pau (Pyrénées-Atlantiques) et Lens (Pas-de-Calais). « Les deux lignes devraient démarrer cet été », indique Julien Chauvet, le directeur de la division hydrogène chez Engie Cofely France. Une vingtaine de stations de recharge pour véhicules à hydrogène sont déjà installées en France. Elles sont trois fois plus en Allemagne, où des trains à hydrogène circulent depuis septembre 2018… Les acteurs de la filière hydrogène sont unanimes : « Nous avons changé de braquet. » Professeur à l’université de Franche-Comté et directeur de la Fédération de recherche FCLab dédiée aux piles à combustible, Daniel Hissel confirme : « Nous faisons face à une accélération depuis deux ou trois ans. »

Les besoins liés à la transition énergétique rencontrent des technologies qui se sont largement améliorées. Tout particulièrement en matière de durée de vie des piles à combustible. Un indicateur de performance que suit depuis 2006, sur des flottes automobiles, le laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) aux États-Unis. Le temps au bout duquel les meilleures piles à combustible perdent 10 % de leur tension est passé de 950 heures en 2006 à 2 500 heures en 2009 et plus de 4 100 heures en 2016.

Reste que l’hydrogène a encore des marges de progression technologique, notamment en matière de stockage [lire page 26]. Si sa densité énergétique est presque trois fois plus élevée que celle des hydrocarbures, avec 33 kWh/kg, il ne représente environ que 5 % de la masse totale d’un système de stockage gazeux à 700 bars. Ce qui fait chuter la densité massique d’énergie du système à 1,65 kWh/kg. Moins mature, le stockage sous forme liquide permettrait de multiplier par trois à cinq cette densité. Sous forme solide, avec des hydrures métalliques, c’est la densité volumique qui serait améliorée. La R & D travaille activement à améliorer le rendement global de l’hydrogène. La quantité[…]

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