29 octobre 2018 Spacetrain

ENVIRONNEMENT – La production et le stockage : deux variables essentielles pour une filière hydrogène en plein développement

Longtemps considérée comme un mode d’alimentation futuriste, la filière hydrogène fleurit aujourd’hui et semble offrir de nouvelles perspectives aux modes de transport propres. Ainsi, l’hydrogène ne permet pas seulement une utilisation sans émission de gaz à effet de serre, mais se positionne également comme une solution de stockage pour les énergies renouvelables.

 

En juin 2018, le plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique a été présenté dans le cadre du plan climat et une mission parlementaire concernant le développement de la filière hydrogène dans le ferroviaire a été initiée. En juillet 2018, le gouvernement a présenté ses propositions de mesures pour la loi d’orientation des mobilités tant attendue, et entend « amorcer le développement de l’hydrogène comme outil d’une mobilité décarbonée ». En septembre 2018, le premier train à hydrogène d’Alstom a été lancé en Allemagne et en octobre 2018, l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) a lancé un appel à projets sur la mobilité hydrogène.

 

Une transition de l’hydrogène « gris » à « vert »

En 2017, 96 % de la production mondiale d’hydrogène a été réalisée à partir d’hydrocarbures ce qui implique une émission de 13 kg de CO2 pour 1 kg d’hydrogène produit. Ce mode de production d’hydrogène est aujourd’hui appelé « l’hydrogène gris » et est à l’origine des principales critiques visant la filière. Néanmoins, l’hydrogène peut également s’obtenir par électrolyse, la photo-électrolyse de l’eau, la dissociation thermochimique de l’eau et l’utilisation de micro-organismes photosynthétiques ; l’électrolyse étant le moyen de production d’hydrogène « vert » le plus courant qui peine aujourd’hui à proposer un coût compétitif vis-à-vis des hydrocarbures.

Dans le cadre des mesures prises par le plan Hulot pour le développement de la filière hydrogène, l’achat des électrolyseurs devrait être subventionné à 20 %, mais le réel combat repose sur le coût de l’électricité qui représente 80 % du coût de la production hydrogène par électrolyse. Compte tenu de ce constat, de nombreux acteurs de la filière plébiscitent un hydrogène « gris » dans un premier temps afin de limiter le coût de la « transition hydrogène ». Pourtant, le plan hydrogène de Nicolas Hulot et les récentes initiatives européennes autour de l’hydrogène s’orientent vers une focalisation sur un mode de production « hydrogène vert ».

En effet, non seulement le coût de la production par électrolyse diminue, mais les défis technologiques liés au transport de l’hydrogène et à son stockage semblent progressivement trouver des solutions fiables. Ceci permet de concentrer les efforts politiques sur la production « verte » qui est essentielle pour l’intégrité et l’avenir de la filière hydrogène. La filière en France a, depuis 2018, une opportunité pour développer la réelle énergie verte du futur qui fait d’ores et déjà partie du présent et ne devrait pas s’embourber dans un développement semi-vert qui lui nuirait à terme. De nombreuses avancées telles que l’exonération de taxes pour les projets de production d’hydrogène décarboné sont envisageables.

Un travail sur les matériaux de stockage

L’hydrogène pourrait être la solution pour remplacer les 20 % de circulations ferroviaires qui fonctionnent au diesel et dans un futur plus lointain, une solution pour remplacer le parc automobile à moteur thermique en combinaison avec la voiture électrique. Pour le parc ferroviaire, la technologie d’alimentation à travers des piles à combustible à hydrogène est mature comme l’a démontré la mise en service du train Coradia iLint d’Alstom en Allemagne ayant une vitesse maximale de 140 km/h et une autonomie de 1 000 kilomètres.

Néanmoins, pour imaginer des vitesses plus importantes qui permettraient d’élargir le marché pour les trains à hydrogène, le travail de recherche de la filière hydrogène devrait se focaliser sur les modes de stockage. En effet, des études considérables ont permis d’obtenir des piles à combustible à hydrogène compactes et ainsi possiblement embarquées.

Aujourd’hui, à 700 bars, il est possible de stocker 42 kg par m3, soit 23,8 litres pour 1 kg. Seul le stockage gazeux permet actuellement une autonomie comparable à celle offerte par le pétrole. Un tel réservoir de 100 kg coûte environ 2 000 euros, dont 40 % environ pour la matrice de fibre de carbone de l’enveloppe du réservoir. Un progrès sur les matériaux composites et les polymères qui constituent l’enveloppe interne destinée à prévenir les fuites, ainsi que sur les nanomatériaux qui augmenteraient la résistance des réservoirs, pourrait diminuer la taille et le coût des contenants. 

La filière a su convaincre du potentiel de l’hydrogène pour des applications mobiles et faire face au premier challenge posé par la technologie : la sécurité liée au transport et au stockage. Les projets de mobilité hydrogène se multiplient et la commercialisation de technologies hydrogène se développe dans l’automobile comme avec la Toyota Mirai, mais également dans le ferroviaire avec le train Coradia iLint d’Alstom. En parallèle, les orientations politiques se structurent afin de développer la filière hydrogène, mais deux défis principaux restent présents pour le bon développement de la technologie : le mode de production et les matériaux de stockage.

 

Tribune rédigée par Charlotte Jurus, Responsable Affaires Publiques Spacetrain, et publiée sur Les Echos – Le Cercle le 29/10/2018.

Contact : charlotte.jurus@spacetrain.fr

 

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