L’énergie hydrogène est-elle une alternative aux énergies fossiles ?

Oui, l’hydrogène est une alternative sérieuse aux énergies fossiles. A condition toutefois de produire un hydrogène décarboné. Qu’est-ce que l’hydrogène ? Comment le produire ? Quels sont les avantages et inconvénients de ce vecteur d’énergie ? On vous répond.

Qu’est-ce que l’hydrogène ?

En théorie, l’hydrogène est le premier des 118 éléments qui composent la classification périodique. Son symbole est H. C’est le plus simple de tous les atomes. Il est constitué d’un noyau qui contient un proton, mais pas de neutron. Un électron gravite autour du noyau.

En pratique, l’hydrogène constitue surtout un vecteur d’énergie qui peut faire fonctionner des moteurs. L’avantage ? Lorsqu’il est utilisé comme source d’énergie et selon son mode de production, l’hydrogène ne génère aucune émission de CO2. C’est ce qui le rend particulièrement intéressant au regard de la nécessaire transition énergétique que nous devons opérer. 

Où se trouve l’hydrogène ?

L’hydrogène est l’un des éléments les plus abondants de l’univers. On en trouve de grandes quantités dans les étoiles et donc dans le soleil. Sur Terre, l’hydrogène est particulièrement abondant dans l’eau, puisque deux atomes d’hydrogène associé à un atome d’oxygène donnent une molécule d’eau : c’est le fameux H2O.

Comment produire de l’énergie hydrogène ?

• L’hydrogène vert est le plus respectueux de l’environnement : il est produit par électrolyse de l’eau. Sa production ne nécessite l’emploi d’aucune énergie fossile.
• L’hydrogène gris résulte de d’un procédé baptisé vapo reformage du méthane. Ce procédé consiste à produire de l’hydrogène grâce aux méthanes présents dans le gaz naturel. La conversion du gaz naturel en hydrogène génère des émissions de carbone.
• L’hydrogène noir est issu du charbon. Il est particulièrement émetteur de CO2.

Aujourd’hui, 95 % de l’hydrogène qui est produit est issu de la transformation d’énergie fossile. Le développement de l’hydrogène vert constitue un enjeu de la transition énergétique.

Comment est utilisé l’hydrogène aujourd'hui ?

L’hydrogène est utilisé au titre de différents usages énergétiques. Ce vecteur d’énergie peut ainsi alimenter un moteur thermique ou une pile à combustible qui fournit de l’électricité. A ce jour, il est principalement utilisé à des fins industrielles.

Utilisation de l’hydrogène dans le secteur industriel

À ce jour, l’utilisation de l’hydrogène se concentre quasi exclusivement sur des usages industriels. En l’occurrence, il sert par exemple à éliminer le soufre des carburants. L’hydrogène est également utilisé pour d’autres productions chimiques, notamment dans le cadre de la fabrication des plastiques, du verre, des fibres textiles ou encore des circuits imprimés électroniques.

L’hydrogène à la conquête de l’espace

L’hydrogène est également utilisé comme carburant pour certains lanceurs spatiaux. Et pour cause : 1 kg d’hydrogène délivre trois fois plus d’énergie qu’1 kilo d’essence. Voilà pourquoi il est particulièrement judicieux d’utiliser de l’hydrogène pour faire décoller une fusée.

L’énergie hydrogène et le secteur des transports

Associé à une pile à combustible, l’hydrogène peut être utilisé comme vecteur d’énergie pour faire fonctionner des véhicules. L’avantage, c’est qu’un véhicule qui fonctionne à l’hydrogène ne rejette aucun gaz d’échappement. Elle rejette uniquement de l’eau.

Certains bus et trains fonctionnent aujourd’hui à l’hydrogène. C’est ainsi que la Ville de Pau a développé en 2019 une flotte de huit bus fonctionnant à l’hydrogène. 

Mais les voitures à hydrogène restent rares. En France, deux modèles de voitures à hydrogène sont proposés aujourd’hui à la vente : le Hyundai Nexo et le Toyota Mirai. Sachant que le prix de ces voitures débute à 76 500 €. 

Les avantages et les inconvénients de l’énergie hydrogène

L’hydrogène présente un atout majeur : il est présent en très grande quantité sur Terre. Et le vecteur hydrogène présente bien d’autres avantages. 

Les avantages de l’hydrogène

Du point de vue environnemental et économique, l’hydrogène offre 3 principaux avantages :

• l’hydrogène peut contribuer à décarboner l’industrie et les transports ;
• l’hydrogène constitue une opportunité de créer une filière industrielle créatrice d’emplois ;
• développer l’hydrogène permettrait de renforcer la souveraineté énergétique du pays, qui deviendrait moins dépendant d’autres pays vis-à-vis des importations d’hydrocarbures.

Les inconvénients de l’hydrogène

Mais en dépit de ses avantages, l’hydrogène présente quelques inconvénients notables.

Le principal inconvénient de l’hydrogène, c’est que l’exploitation de cette énergie coûte encore relativement cher. En l’occurrence, le coût de production de l’hydrogène vert se situe entre 3 et 6 €/kg quand le coût de production de l’hydrogène gris est de 1,5 €/kg. A ce jour, l’hydrogène vert est donc moins rentable que l’hydrogène gris.

De plus, la production de l’hydrogène est génératrice d’émissions de gaz à effet de serre dès lors qu’elle ne repose pas sur un procédé d’électrolyse de l’eau. Pour que l’hydrogène constitue une réelle opportunité pour le climat, il faudrait accroître la part de l’hydrogène vert, qui reste aujourd’hui minoritaire dans le mix énergétique français.

L’hydrogène, énergie du futur ?

L’hydrogène constitue une opportunité pour la transition écologique s’il est produit et consommé de façon vertueuse. De fait, seul l’hydrogène vert contribue à réduire les émissions de CO2. 

Comme le démontre ce graphique, le secteur des transports est le principal émetteur de CO2.

Par conséquent, accroître massivement le nombre des véhicules fonctionnant à l’hydrogène contribuerait à réduire efficacement nos rejets de carbone et à limiter le réchauffement climatique. Encore faut-il investir dans ce secteur pour le développer.

La stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné a été présentée par la ministre de la Transition écologique, Barbara Pompili, devant l’association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (AFHYPAC) et l’ensemble des acteurs de la filière.

De fait, le développement de l’hydrogène décarboné constitue un axe prioritaire pour la France. C’est pourquoi le gouvernement a investi plus de 100 millions d’euros pour soutenir des démonstrateurs et des entreprises à fort potentiel. L’ADEME a pour sa part investi 80 millions d’euros dans le déploiement de la mobilité hydrogène.