L'hydrogène, énergie de l'avenir ?

FEVRIER 2002

Dans la perspective d'un développement durable fondée sur des vecteurs d'énergie non polluants, l'hydrogène semble, de prime abord, paré de toutes les vertus car sa combustion avec l'oxygène de l'air ne produit que de l'eau. De plus, hydrogène et électricité font bon ménage puisque le passage de l'un à l'autre pourrait a priori reposer sur le couple réversible de la pile à combustible et de l'électrolyse de l'eau. On peut alors se préter à réver d'une "civilisation de l'hydrogène", idéale parce que fondée sur l'énergie de la liaison O-H et sur une électricité d'origine renouvelable (par exemple photovoltaïque ou éolienne), échappant ainsi à la malédiction de la liaison C-O, des carburant fossiles et de l'effet de serre. On peut aussi penser à d'autres associations entre hydrogène et nucléaire, ou hydrogène et biomasse.

Mais cette vision de l'hydrogène comme vecteur énergétique universel et optimal dans tous les cas de figures est elle réellement fondée? La molécule l'hydrogène présente quelques inconvénients comme sa faible densité énergétique, sa difficulté de stockage et son risque d'explosivité dans l'air, toutes choses qui nécéssitent de mener encore de gros efforts de recherche-développment. Certes la pile à combustible de nos véhicules de demain en zone urbaine fonctionnera à l'hydrogène, ce qui améliorera la qualité de l'air de nos villes. Mais faut-il entièrement bannir à long terme l'usage des hydrocarbures issus de la biomasse, donc eux-aussi renouvelables, si ces derniers sont moins couteux à produire et à mettre en oeuvre pour d'autres applications?

Quant au court terme, force est de reconnaître que la voie pratique de production de l'hydrogène est le reformage d'hydrocarbures fossiles. En analysant cette filière de production on constate qu'elle s'avère plus couteuse énergétiquement et en émission de CO2 que l'usage du gaz naturel. Ceci pose le problème de la gestion d'une transition nécessaire entre le schéma actuel où la filière énergétique de l'hydrogène n'est qu'un sous produit de l'industrie chimique, est trois fois plus chère que le gaz naturel et n'est pas particulièrement vertueuse en terme d'effet de serre, à un schéma futuriste, lequel mettra plusieur décennies à se mettre en place, fondé sur l'association entre hydrogène, électricité renouvelable, biomasse, et éventuellement nucléaire de deuxième génération.

Pour bien comprendre ces différents aspects de la filière énergétique hydrogène nous partirons d'un état des lieux sur la production, la distribution et le marché actuel de l'hydrogène. Puis nous présenterons une analyse des différents cycles
énergétiques de cette filière hydrogène suivant le mode de production et d'utilisation de la molécule. Enfin nous ouvrirons des perspectives sur la recherche et le développement en matière de pile à combustible, de nouveaux modes de production et de stockage de l'hydrogène.

Le débat, préparé et animé par Jérôme Perrin, X74, a été introduit par trois exposés :

• M. Jean-François Deschamps, Responsable de l'Offre Hydrogène à Air Liquide, a présenté les techniques de production et de distribution de l'hydrogène actuelles, et a fait un état des lieux du marché aujourd'hui.
  


• M. Michel Junker, de l'ALPHEA (Association Lorraine pour la Promotion de l'Hydrogène) a exposé les cycles énergétiques de la filière H2.
  


• Mme. Anne Falanga, Directrice du programme Nouvelles Technologies de l'Energie au CEA, a parlé des recherches et perspectives en matière de piles à combustibles, stockage de l'hydrogène, couplage avec le solaire, etc

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