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quels usages privilégier ? Quels défis surmonter ?

L’hydrogène suscite de nombreux espoirs, tant chez les politiques que les industriels. En accord avec la stratégie européenne du « Green Deal », qui voit l’hydrogène comme essentiel à la transition écologique, la France a décidé d’attribuer, dans le cadre de son récent plan de relance, 2 milliards d’euros à cette filière d’ici 2022, et 7 milliards d’ici à 2030.

Mais l’hydrogène suscite aussi des interrogations, voire de la méfiance. Pourra-t-il constituer un investissement à la hauteur des attentes ?

Pour répondre à ces questions, le dernier Baromètre du marché de l’énergie a interrogé en février 2021 un panel de 144 experts sur le potentiel et l’avenir de cette filière.

Mobilité et usages industriels

D’après les annonces récentes des acteurs de l’hydrogène en France, de grandes initiatives pionnières émergent, dans le secteur de la mobilité principalement.

La SNCF a ainsi commandé 12 trains (TER) à hydrogène qui devraient circuler dès 2023. D’autres projets concernent les transports en commun, à l’image de la mise en circulation de 11 bus à hydrogène à Rouen prévue pour 2022.

La mobilité légère n’est pas en reste. Les annonces des constructeurs accompagnent celles des territoires qui souhaitent développer leur réseau de transport hydrogène ; citons le projet Hype, avec le développement de 600 taxis à Paris ; ou encore le projet Zero Emission Valley et ses stations d’approvisionnement en hydrogène en Auvergne-Rhône-Alpes.

144 experts (industriels, du conseil, administration ou académie) de l’énergie (20 % de spécialistes en efficacité énergétique ; 25 % en multi-énergie ; 12 % en hydrogène ; 16 % en ENR ; 8 % en mobilité ; 5 % en nucléaire ; 3 % en énergies fossiles ; 11 % autre) ont participé à au baromètre de l’énergie sur l’avenir de la filière hydrogène en France.
Baromètre du marché de l’énergie — GEM, CC BY-NC-ND

Priorité à la mobilité routière « lourde »

Tous ces projets de mobilité, très ambitieux et médiatisés, contrastent toutefois avec l’opinion des experts interrogés dans le cadre du Baromètre.

En effet, seuls 10 % des experts considèrent le transport de véhicules légers comme une priorité ; et moins de 30 % pour le transport ferroviaire.

On note également, en ayant à l’esprit le projet d’Airbus de commercialiser des avions propulsés à l’hydrogène pour 2035, que le transport aérien ne serait une priorité que pour 12 % des experts.

La mobilité routière « lourde » apparaît en revanche comme un usage prioritaire à développer pour l’hydrogène : 60 % prioriseraient le transport de marchandises (camions) ; 40 % le transport de passagers (bus).

En dehors de la mobilité, la majorité (55 %) des experts du Baromètre s’accorde à dire que l’hydrogène doit rester un usage prioritaire pour les industries qui en consomment déjà.

Consommation d’hydrogène en France en 2020.
RTE

Rappelons qu’aujourd’hui, le secteur industriel (raffinage pétrolier et ammoniac/engrais) consomme l’intégralité de l’hydrogène (carboné à 95 %).

Un possible concurrent de la mobilité à batterie

Comment expliquer cet écart entre les priorités des experts et les projets développés ou annoncés en France par les industriels de la mobilité ?

Il peut tout d’abord s’expliquer entre des usages techniquement possibles aujourd’hui et ceux souhaitables pour demain.

La technologie nécessaire pour faire fonctionner les véhicules légers est plus mature que celle nécessaire pour faire fonctionner les poids lourds. Toyota a ainsi déjà lancé sa deuxième génération de voiture hydrogène Mirai, après avoir mis en circulation en 2014 plus de 10 000 unités pour la première génération ; alors que les premiers prototypes de camions avec pile à combustible voient actuellement le jour.

Ces résultats sont également en cohérence avec les doutes émis par les industriels concernant le potentiel de la technologie hydrogène et sa capacité à égaler la performance des véhicules électriques à batterie.

Elon Musk, cofondateur de Tesla, a fameusement qualifié cette technologie « d’incroyablement stupide » ; quant au PDG de Volkswagen, Herbert Diess, il est farouchement opposé à l’hydrogène pour des usages en mobilité.

À l’opposé, General Motors, PSA, Renault ou encore BMW, prévoient de développer des monospaces, utilitaires ou SUV à hydrogène.

Enfin, la priorité donnée par les experts au transport routier lourd s’explique par l’autonomie que permet l’hydrogène, notamment par rapport aux batteries électriques : la pile à combustible offre une autonomie comparable à celle d’une mécanique diesel, avec un réservoir hydrogène rempli en quelques minutes.

Ces caractéristiques sont donc prometteuses pour les poids lourds qui réalisent de longs trajets et pour qui il est indispensable de pouvoir proposer un temps de recharge court.

Décarboner la production

Lié à la question des usages à privilégier, un autre sujet (épineux) est à prendre en considération.

L’hydrogène étant un vecteur d’énergie, il doit être produit. Or cette production est elle-même énergivore et émettrice de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, 95 % de l’hydrogène consommé en France est ce que on appelle de l’hydrogène « gris » ; on le produit par vaporéformage du méthane (ce qui équivaut à 2 %-3 % des émissions de CO2 nationales).

Pour devenir une filière d’avenir, il faut décarboner la production d’hydrogène.

Deux grandes alternatives sont possibles ; on peut tout d’abord électrifier la production d’hydrogène. L’électrolyse de l’eau permettra de produire de l’hydrogène « jaune » – à partir d’électricité nucléaire – ou de l’hydrogène « vert » – à partir d’électricité renouvelable. Il est également possible de produire de l’hydrogène « bleu », obtenu par vaporéformage du méthane, comme pour le gris, mais en captant le dioxyde de carbone.

Baromètre du marché de l’énergie — GEM, CC BY-NC-ND

62 % des experts pensent que l’hydrogène le plus consommé en 2030 serait produit à partir électrolyse de l’eau.

Ceci fait écho aux observations de l’Agence internationale de l’énergie qui observe une forte augmentation des capacités d’électrolyse dans le monde.

Pour une majorité d’experts, en revanche, cet hydrogène bas carbone sera produit à partir d’énergie nucléaire (opinion de 52 % des experts). En effet, seuls 10 % pensent que l’électricité proviendrait en 2030 des énergies renouvelables.

Le défi de la performance technologique et des coûts de production

Pour convaincre de la capacité de l’hydrogène à contribuer à la transition énergétique, de nombreux défis demeurent.

L’enjeu est de produire de l’hydrogène bas carbone ; à grande échelle ; et à des prix compétitifs.

L’Agence internationale de l’énergie estime que la production d’hydrogène à partir gaz naturel coûte entre 0,9 et 3,2 USD/kg ; et aujourd’hui entre 3 et 7,5 USD/kg lorsque celui-ci est produit à partir d’électricité renouvelable.

Baromètre du marché de l’énergie, CC BY-NC-ND

Interrogés sur les obstacles au développement de l’hydrogène bas carbone en France, 60 % des experts considèrent que son coût élevé constitue un obstacle majeur.

Liés aux coûts, les experts estiment qu’il existe encore de nombreux obstacles technologiques. Celui perçu comme le plus important concerne le manque d’une infrastructure pour la mobilité hydrogène – considéré comme un obstacle majeur par plus de 65 % des experts.

Les autres obstacles majeurs mis en avant par les experts concernent notamment le coût élevé et le rendement faible des électrolyseurs et des piles à combustible, ainsi que la pénurie relative d’électricité renouvelable.

Un regain de confiance

Enfin, un des résultats marquants de cette édition 2021 du Baromètre repose sur le regain de confiance accordé à la molécule H2.

Suite à l’accident du Zeppelin en 1937, l’hydrogène a longtemps été perçu comme accidentogène. Les résultats du Baromètre indiquent cependant un changement de la perception publique de ses potentiels dangers : 88 % des experts pensent que cette image accidentogène n’est plus un obstacle majeur au développement de la filière.

Il semblerait que les efforts mis en place pour améliorer et communiquer sur la sécurité de l’hydrogène aient porté leurs fruits.

Que ce soit pour l’hydrogène jaune, vert, ou bleu, les résultats du baromètre révèlent que les défis à relever sont importants.

Le système énergétique européen devra faire face à deux enjeux de taille afin de permettre à la filière hydrogène de se développer : augmenter massivement les capacités de production et développer les infrastructures adéquates pour répondre à ces usages.

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