L’hydrogène bas carbone, un enjeu pour la transition énergétique

L’hydrogène est un formidable vecteur énergétique et pourrait contribuer à la transition énergétique mais à la condition que sa production soit décarbonée. Actuellement l’hydrogène est utilisé principalement dans l’industrie pour la production d’ammoniaque, d’engrais, pour la chimie ou encore le raffinage… Il est également utilisé comme vecteur d'énergie dans le domaine spatial et la mobilité.

Avec près d’un million de tonnes d’hydrogène produit en France et par an, la décarbonation de son usage est devenu une priorité pour la transition énergétique, à condition de rester compétitif dans ses secteurs d’usage.

Qu’est-ce que l’hydrogène ?

L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant et le plus léger de l'univers. Cependant, l'hydrogène n'est pas présent à l'état pur dans la nature, on le retrouve associé à d'autres éléments : dans l'eau, dans les hydrocarbures (pétrole et gaz naturel) ou dans la matière vivante (biomasse).

En fonction de la ressource utilisée et du procédé d'extraction (craquage, électrolyse), d'autres substances sont produites en même temps que l'hydrogène et rejetées dans l'environnement, telles que le CO, le CO2 ou des impuretés, pouvant le disqualifier comme vecteur de décarbonation car fort émetteur de gaz à effet de serre lors de sa production.

Aujourd'hui, 95 % de la production mondiale d'hydrogène est réalisée à partir d'énergies fossiles, un procédé fortement émetteur de gaz à effet de serre (environ 10 kg émis pour 1 kg d'hydrogène produit). Cependant des procédés de fabrication de l'hydrogène de façon décarbonée existent, par électrolyse de l'eau grâce à de l'électricité bas carbone par exemple.

Ce sont ces procédés de fabrication qui vont permettre de faire de l'hydrogène un élément clé de la transition énergétique pour décarboner les deux pans de l'économie les plus émetteurs de CO2 : l'industrie et les transports.

 

L'hydrogène, élément clé de la transition énergétique en vidéo

Comment le produit-on et pour quels usages ?

La production d'hydrogène
Dans le monde : 60 millions de tonnes d'hydrogène par an
En Europe : 8,7 millions de tonnes par an
En France : 900 000 tonnes d'hydrogène par an
Dans le monde, 4 % de l'hydrogène est produit avec un procédé faiblement émetteur de CO2

96 % de l'hydrogène mondial est produit à partir de matières premières d'origine fossile.Répartition : 48 % gaz naturel, 30 % pétrole et 18 % charbon.Entre 10 et 15 kg de CO2 émis par kg d'hydrogène produit.

L'hydrogène n'est pas disponible directement dans la nature.

Il est associé à d'autres éléments :

L'eau : ressource ne contenant pas de carbone

La biomasse : matière organique d'origine biologique – ressource contenant du carbone

Hydrocarbures : matière organique d'origine fossile – ressource contenant du carbone

Pour produire de l'hydrogène bas carbone, les principaux procédés de fabrication de l'hydrogène n'ont pas le même impact :

  • Electrolyse de l'eau à partir d'électricité bas carbone
  • Méthanisation du biogaz issu de déchets aisément fermentescibles
  • Reformage d'hydrocarbures ou gazéification du charbon + captage-stockage du CO2 produit

L’industrie : pour décarboner la production industrielle d’engrais, de méthanol ou le raffinage du pétrole

Le transport lourd : pour remplacer les carburants fossiles fortement émetteurs de CO2

Les systèmes électriques : pour la flexibilité du système électrique, le stockage de l’électricité et les systèmes isolés non raccordés au réseau.

Quel programme de recherche pour la R&D d’EDF ?

L’hydrogène bas carbone est un sujet d’étude depuis plusieurs dizaines d’années pour la R&D d’EDF. Les axes de recherches ont évolué en fonction des virages stratégiques opérés mais aujourd’hui c’est un enjeu central pour le Groupe et pour la transition énergétique. Ces décennies d’expériences ont permis aux chercheurs de développer des compétences rares en menant de nombreux travaux sur des sujets variés : de la cellule à la pile combustible, des stations-services à hydrogène jusqu’aux électrolyseurs.

Retrouvez, ci-dessous, l'interview d’Yves Schlumberger, responsable du programme Stockage de la R&D d’EDF.