Aujourd’hui, la majorité de l’hydrogène employé dans le transport est issu d’une production faisant appel à du gaz… une énergie fossile.
Pour que l’hydrogène contribue à la décarbonation, il doit être produit à partir de l’électrolyse de l’eau et d’énergies renouvelables.
Ce défi est en passe d’être relevé. Mais il pourrait ne pas suffire.
Comment produit-on de l’hydrogène vert ?
La production d’hydrogène se réalise selon trois grandes méthodes : l’électrolyse de l’eau, le reformage du gaz (ou vaporeformage) et la pyrolyse de méthane. Si le reformage est la méthode la plus répandue, celle reposant sur l’électrolyse de l’eau tend à progresser. Electrolyse alcaline, électrolyse PEM ou encore électrolyse à haute température, le but du processus est de décomposer l’eau (H2O) à l’aide d’un courant électrique. On obtient alors du dioxygène O2 et de l’hydrogène H2.
Lorsque l’électricité employée dans cette opération est issue de sources renouvelables, alors l’hydrogène obtenu l’est sans émettre de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. C’est l’hydrogène « vert ». Un hydrogène propre, qui se différencie de celui obtenu par vaporeformage (hydrogène gris ou bleu si un processus de « capture et stockage du carbone » est utilisé) ou encore par gazéification et traitement thermique (hydrogène brun ou noir).
Lorsque l’électrolyse est utilisée, l’hydrogène obtenu est aussi propre que l’électricité utilisée. L’électrolyseur ne doit pas être alimenté par de l’électricité produite à partir de charbon ou de gaz. La seule façon durable et évolutive de produire de l’hydrogène consiste ainsi à n’utiliser que de l’électricité 100 % renouvelable et à veiller à ce que la production ne cannibalise pas l’utilisation d’électricité renouvelable dans d’autres secteurs. Complexe.
Le problème de la mise à l’échelle de la production de l’hydrogène vert
Problème, la production de l’hydrogène coûte déjà très cher. Passer à une production verte coûterait encore plus cher.
Aujourd’hui, l’hydrogène vert représente 1% du volume d’hydrogène produit. La commission européenne (dans le paquet législatif Fit for 55) souhaite porter cette part à XXX. Mais c’est impossible sans concertation avec les acteurs de la filière. « La recherche est si complexe qu’aucune entreprise, aucun institut public de recherche ou aucun pays ne peut la mener à bien de manière isolée, avertit Marco Richrath, directeur de la raffinerie de Rhénanie de Shell, située à Wesseling, en Allemagne. « De nombreux obstacles, tant techniques que commerciaux, restent à surmonter. »
Il faudrait fortement augmenter la capacité en électrolyseurs, multiplier les usines, construire de nouvelles pipelines de transport et trouver comment améliorer les solutions de liquéfaction et stockage.
Selon le rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) publié au début de l’année 2022, cette difficulté de mise à l’échelle de la production d’hydrogène limite son déploiement potentiel. Les experts estiment que « l’hydrogène représentera au mieux 2,1 %, en 2050, et 5,1 %, en 2100, du bilan énergétique global ».
Des mesures exceptionnelles pour développer l’hydrogène comme carburant ?
Quelles mesures peuvent être prises pour accélérer la présence d’hydrogène vert propre ou d’hydrogène bleu (bas carbone) ? Plusieurs pistes sont à explorer. Réduire les taux d’imposition de l’électricité renouvelable est un premier axe. En agissant de la sorte, les pays pourraient créer une attractivité plus forte pour cette énergie, boostant de facto la décarbonisation de la production de carburants. Soutenir les « contrats carbone pour la différence », c’est-à-dire les accords d’aide d’État par lesquels les gouvernements comblent l’écart entre le prix du carbone sur le marché européen et le prix du CO2, est aussi une autre voie. Ce geste pourrait rendre l’hydrogène vert compétitif.
L’équilibre est complexe. Transport and Environment (T&E), ONG spécialisée dans la mobilité verte, pointe du doigt le paradoxe consistant à favoriser l’hydrogène pour le transport… car l’électrification apporte parfois un bilan plus efficace.
Selon T&E, l’hydrogène devrait être réservé aux bateaux et avions, notamment car la quantité d’hydrogène vert qui sera produite demain restera minime, et que l’utilisation des batteries dans ces secteurs n’est pas possible techniquement ni viable économiquement. « Un avion ou un porte-conteneurs qui fait le tour du monde aura besoin d’un carburant plus dense en énergie pour couvrir de plus longues distances. L’hydrogène et les carburants propres produits de manière durable joueront un rôle important dans la réduction de leurs émissions. Certains camions ou autocars couvrant de longues distances et nécessitant des temps de ravitaillement courts peuvent également être alimentés par des piles à combustible utilisant de l’hydrogène ». Si sur le marché de la voiture individuelle, la piste de l’électrique semble être la plus cohérente, l’hydrogène pourrait être particulièrement adapté pour décarboner les usages intensifs comme les flottes (taxis, VTC), la logistique urbaine ou encore le fret routier et ferroviaire.
