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

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Cependant, l’hydrogène n’est pas disponible directement dans la nature, même si en 2015, des chercheurs de l’Institut français du pétrole énergies nouvelles (IFPEN) ont observé des émanations d’hydrogène naturel dans certaines régions du globe.

Dans la nature, on retrouve l’hydrogène associé à d’autres éléments : dans l’eau, dans les hydrocarbures (pétrole et gaz naturel) ou dans la matière vivante (biomasse). Et ces différentes ressources à partir desquelles l’hydrogène est produit, vont déterminer son contenu carbone. 

En fonction de la ressource utilisée (hydrocarbures, biomasse, eau) 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.

Il existe, tout de même, des systèmes de production d’hydrogène décarboné, dont le processus de fabrication n’émet pas de CO2. Il s’agit de :

  • la production d’hydrogène à partir d’eau et d’électricité, à condition que l’électricité utilisée soit elle-même décarbonée ;
  • la production d’hydrogène à partir de biomasse ;
  • la production d’hydrogène à partir d’hydrocarbures, mais dans ce cas, il faut envisager le captage et stockage du CO2 produit par ce procédé.

L’hydrogène qui est un formidable vecteur énergétique pourrait contribuer à la transition énergétique, souhaitée notamment dans la Stratégie nationale bas-carbone (SNBC) 2018, mais à la condition que sa production soit décarbonée.

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

En France, près d’un million de tonnes d’hydrogène est produit chaque année. Au niveau mondial, 95 % de la production d’hydrogène est réalisée à partir d’énergies fossiles, un procédé fortement émetteur de gaz à effet de serre (environ 10 kg de CO2 émis par kg d’hydrogène produit). La décarbonation de son usage apparait comme une priorité pour la transition énergétique.

La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau, à partir d’électricité (à condition que cette électricité soit bas carbone), permettrait de réduire ces émissions de CO2. C’est pourquoi, la R&D d’EDF s’est engagée dans le processus de décarbonation de l’hydrogène.

Un exemple concret : la mobilité zéro émission pour les transports publics d’Offenburg, en Allemagne

Le projet H2Bus a été mené, par EIFER, centre de R&D d’EDF situé en Allemagne, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) et l’université d’Offenburg, en partenariat avec la ville d’Offenburg. L’objectif ? Rechercher des solutions techniques pour la mobilité électrique et hydrogène, afin de faire évoluer les bus de l’agglomération d’Offenburg vers une mobilité zéro émission.

Parmi les travaux menés : étude des coûts des solutions hydrogène, étude de l’acceptabilité par la population, développement d’un modèle permettant d’estimer la demande temporelle en hydrogène des véhicules en fonction des plannings, etc.

En savoir plus (PDF - 2 Mo)

L’hydrogène décarboné, un défi pour la transition énergétique, le livre co-écrit par les chercheurs

L’hydrogène, un élément très énergétique

L’hydrogène a une forte densité énergétique massique (rapport masse / énergie), environ 3 fois plus grande que celle du gazole et 2,5 fois plus que celle du gaz naturel (méthane). Il apparait comme un substitut possible aux hydrocarbures et un outil potentiel d’interopérabilité des réseaux énergétiques (électricité, gaz, chaleur).