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L’hydrogène

  1. Connaissez L’Énergie > Que savez-vous sur...? > L’hydrogène

L’hydrogène est l’élément le plus simple et le plus abondant de l’univers. Sur Terre, il est principalement lié à d’autres éléments, comme l’eau ou les composés organiques, y compris les hydrocarbures. Dans des conditions normales, il est inflammable, incolore, inodore et beaucoup plus léger que l’air.

L’hydrogène gazeux n’est pas considéré comme une source d’énergie, mais comme un vecteur énergétique qui peut être utilisé pour stocker, transporter et transformer l’énergie. La généralisation de l’usage de l’hydrogène gazeux apparaît dans un scénario de production massive d’énergie électrique renouvelable où en raison du décalage inhérent entre la production et la consommation, il serait nécessaire de stocker le surplus d’énergie électrique. Cela faciliterait son stockage saisonnier mais aussi son transport vers différents lieux de consommation. Dans ce contexte, l’hydrogène gazeux serait l’une des alternatives les plus attrayantes en raison de sa versatilité et de ses interactions potentielles avec l’électricité et le gaz naturel.

Esquema hidrógeno

Production D’hydrogène

L’hydrogène n’existant quasiment pas à l’état naturel, il faut le produire par :

  1. L’électrolyse de l’eau, en le séparant de l’oxygène par l’apport d’électricité. Si l’électricité utilisée est d’origine renouvelable, l’hydrogène produit est connu sous le nom d’hydrogène vert.
  2. Le reformage des hydrocarbures, généralement du gaz naturel. Le reformage du méthane (ou d’autres hydrocarbures) consiste à chauffer le gaz et, à l’aide d’un catalyseur, à produire un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone. Dans une seconde réaction, le CO est associé à de la vapeur pour produire du dioxyde de carbone et plus d’hydrogène, ce qui permet d’obtenir un mélange de CO2 et H2. Le processus global a un rendement énergétique d’environ 65%. L’hydrogène ainsi obtenu est appelé hydrogène gris, et s’il est suivi d’un processus de captage et de fixation du CO2, il est appelé hydrogène bleu..

L’hydrogène gazeux est utilisé en grandes quantités dans l’Industrie chimique et pétrochimique, généralement obtenu par le reformage du gaz naturel.

Hidrógeno

Utilsations De L’hydrogène En Général

Une fois produit, l’hydrogène gazeux peut être utilisé de différentes manières :

  • Pour la production d’électricité par pile à combustible (ou par turbines ou moteurs). S’il a été produit par électrolyse à partir d’électricité d’origine renouvelable, le procédé ne présenterait aucun type d’émissions, ni de polluants, ni de gaz à effet de serre. 
  • Comme carburant de transport, dans les véhicules électriques à pile à combustible ou en utilisant l’hydrogène pour produire des carburants synthétiques.
  • Pour l’injecter dans le réseau de gaz naturel et le consommer mélangé ou le récupérer par des procédés de up-grading.
  • Pour produire du bio méthane dans des processus power-to-gas.
  • Comme combustible dans des chaudières ou des moteurs thermiques.

Utilisation Dans Le Transport

Les véhicules à pile à combustible sont des véhicules électriques qui stockent l’énergie sous forme d’hydrogène gazeux, au lieu de la stocker dans une batterie électrochimique. Le processus global, depuis la production d’électricité renouvelable, jusqu’à son utilisation pour propulser le véhicule, présente des rendements d’environ 20%, loin des 70% que présentent les véhicules électriques à batterie.

Actuellement, il existe sur le marché très peu de modèles de voitures de particuliers et leur prix est supérieur à 60.000 €. Le marché des autobus est beaucoup plus dynamique puisqu’un grand nombre de villes européennes l’ont introduit dans leurs flottes de transport urbain et interurbain. Ce type de véhicules présente une autonomie et des temps de ravitaillement comparables aux véhicules traditionnels, contrairement aux véhicules électriques à batterie.

L’hydrogène est présenté également comme une solution pour le transport ferroviaire, pour les lignes dont l’électrification n’est pas viable et pour le transport maritime.

Vehículo hidrógeno

Hydrogène Et Transition Énergétique

Afin d’assurer la viabilité de l’utilisation de l’hydrogène vert, les projets sont conçus dans une perspective globale (écosystème de l’hydrogène), en tirant parti des économies d’échelle qui peuvent apporter de grandes consommations comme celles de l’industrie chimique ou pétrochimique. Ainsi, sept fonctions sont mises en place pour un scénario de transition énergétique :

Esquema hidrógeno

  1. Intégration des énergies renouvelables. Toute l’énergie renouvelable produite peut être consommée ou stockée, ce qui encourage l’installation d’une plus grande puissance de production.
  2. Distribution d’énergie entre secteurs et régions.
  3. Stockage de l’énergie afin de pallier l’intermittence saisonnière de la production des énergies renouvelables.
  4. Décarbonisation du transport.
  5. Décarbonisation de la production de chaleur et d’électricité dans les bâtiments.
  6. Décarbonisation de la production de chaleur dans l’industrie.
  7. Matière première d’origine renouvelable pour l’industrie (chimique, pétrochimique, etc.).

Source : Hydrogen Roadmap Europe, FCH JU

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