Hydrogène : à traiter avec précaution
Pour Anthony Patt, les plans ambitieux de l'Europe pour une économie de l'hydrogène servent davantage l'industrie du pétrole et du gaz que les consommateurs et le climat. La Suisse devrait réfléchir à deux fois avant de prendre ce train en marche.
Si l'hydrogène est produit correctement et utilisé de manière responsable, ce gaz réactif peut jouer un r?le important dans la transition énergétique. En effet, l'hydrogène peut chauffer des b?timents, alimenter des véhicules et remplacer directement le gaz naturel et le charbon dans les processus industriels à haute température.
Avec de l'hydrogène et du CO extrait de l'air2 il est également possible de produire des combustibles et carburants synthétiques qui remplacent le mazout, l'essence et le kérosène ou qui servent de matière première pour le CO2-peut servir à produire des produits chimiques et des matières plastiques neutres en carbone.
Enfin, l'hydrogène est également utilisé pour stocker l'énergie électrique. Il est surtout supérieur aux batteries lorsqu'il s'agit de conserver de grandes quantités d'électricité sur de longues périodes. Mais aussi polyvalent et séduisant que puisse para?tre l'hydrogène, il pose aussi différents défis.
D'une part, le stockage : il faut beaucoup d'énergie pour mettre l'hydrogène sous pression ou pour le refroidir. Les molécules, petites et volatiles, ont tendance à se diffuser à travers de nombreux matériaux. De nouvelles approches, comme les nanomatériaux ou la transformation de l'hydrogène en substances plus faciles à stocker, ne sont pas encore au point.1 Les co?ts de stockage sont élevés.2
La production est également un défi.3 Aujourd'hui, la quasi-totalité de l'hydrogène est produite à partir de gaz naturel, ce qui génère beaucoup de CO2 s'échappe dans l'atmosphère. Ces l'hydrogène gris doivent être progressivement éliminés.
Hydrogène bleuprovient également du gaz naturel, le CO2 et stocké durablement sous terre. Malheureusement, de grandes quantités de gaz naturel s'échappent de ce processus, en particulier du méthane, un puissant gaz à effet de serre.
L'option la plus propre est hydrogène vert Elle utilise l'énergie renouvelable pour décomposer l'eau en hydrogène et en oxygène. Cette méthode est toutefois très inefficace. Si l'hydrogène est finalement consommé pour produire de la chaleur ou de l'électricité, plus de la moitié de l'énergie dépensée est perdue (voir à ce sujet ce Article de blog).
Nouvelles préoccupations concernant l'hydrogène
Un autre problème appara?t désormais avec l'hydrogène qui fuit : jusqu'à récemment, les fuites étaient uniquement considérées comme des pertes économiques - mais les enjeux sont bien plus importants. L'hydrogène qui s'échappe réagit dans l'atmosphère avec les rares radicaux OH qui décomposent le méthane. Les fuites d'hydrogène prolongent donc la durée de vie du méthane dans l'atmosphère.
Les conséquences sur l'impact climatique de l'utilisation de l'hydrogène sont considérables.4 Les scénarios qui n'utilisent que de l'hydrogène vert avec de faibles taux de fuite présentent des avantages climatiques évidents. Cependant, dès que l'hydrogène bleu est introduit dans le mélange et que les taux de fuite augmentent, les avantages disparaissent parfois complètement. Un scénario avec 30 % d'hydrogène bleu et des taux de fuite supérieurs à 3 % réchaufferait davantage l'atmosphère sur une période de 20 ans que les combustibles fossiles remplacés par l'hydrogène.5
Quelle est la quantité réellement perdue ?
La réponse est que nous ne le savons pas, car il y a très peu de recherches sur le sujet. On peut supposer que l'hydrogène présente plus de fuites que le gaz naturel, et les estimations pour les fuites de gaz naturel sont supérieures à 3 %.6 L'étude la plus complète à ce jour chiffre les pertes d'hydrogène entre 2,9 et 5,6 pour cent.7
Il existe de puissants groupes de pression qui font pression politiquement pour que l'hydrogène soit utilisé le plus largement possible. Cette influence politique est avant tout financée par le secteur des énergies fossiles, car la production, la distribution et la vente de sources d'énergie liquides et gazeuses font partie de leurs compétences clés.8 De nombreuses personnes sont, comme moi, extrêmement préoccupées par les conséquences des ambitieux projets d'hydrogène partout en Europe, tant pour les consommateurs que pour le climat.
"L'hydrogène peut aider à assainir le système énergétique, mais il comporte aussi des risques. La Suisse - nous tous - devrait être prudente avec l'hydrogène et éviter son utilisation là où il existe de meilleures alternatives".Anthony Patt
Cela signifie concrètement que partout où une électrification directe est possible, par exemple pour les pompes à chaleur et les voitures électriques à batterie, les co?ts de l'électricité seront bien moindres qu'avec l'hydrogène. Nos modèles énergétiques montrent en outre qu'une sécurité d'approvisionnement garantie par le commerce d'électricité avec l'Europe s'avère nettement plus avantageuse qu'un système électrique national autosuffisant en énergie et doté de réservoirs d'hydrogène pour l'équilibrage saisonnier de la production.9
La politique est déjà fortement sollicitée pour fournir suffisamment d'électricité renouvelable afin d'éliminer les combustibles fossiles au cours des 20 prochaines années. Si l'hydrogène vert inefficace vient s'y ajouter, cela devient encore plus difficile.10 Si l'électricité propre ne suffit alors pas à produire suffisamment d'hydrogène vert, nous devrons à nouveau recourir à l'hydrogène bleu en cas de nécessité - ce que nous devrions éviter à tout prix.
Limiter l'utilisation aux applications utiles
Le gouvernement suisse a le mérite de se montrer beaucoup plus réticent que de nombreux pays européens en ce qui concerne l'hydrogène. Le Conseil fédéral a récemment annoncé qu'il n'utiliserait l'hydrogène que dans les cas où l'électrification directe n'est pas possible.11 J'espère que la Suisse maintiendra sa position et résistera à la pression du lobby de l'hydrogène. Nous devrions tous être prudents avec l'hydrogène et ne l'utiliser que là où il n'y a pas de meilleures alternatives.
Des prescriptions plus strictes, qui empêcheraient à l'avenir l'utilisation d'hydrogène gris ou bleu, pourraient y contribuer. La politique pourrait également s'engager davantage pour que la Suisse puisse continuer à participer au marché européen de l'électricité. Enfin, notre pays pourrait encourager la recherche sur les fuites d'hydrogène afin que l'hydrogène vert ne soit pas, dans la mesure du possible, utilisé au détriment du climat.
1 Rasul, M. G., M. . Hazrat, M. A. Sattar, M. I. Jahirul, et M. J. Shearer, 2022 : The future of hydrogen : Challenges on production, storage and applications. Energy Convers. Manag., 272, 116326, c?té externedoi:10.1016/J.ENCONMAN.2022.116326.
2 Le site Coalition for Green Energy & Storage (CEGS) - une initiative commune de l'ETH Zurich et de l'EPFL - veut relever les défis liés au stockage et au transport de l'hydrogène en collaboration avec l'industrie. L'auteur ne fait pas partie de l'initiative.
3 L'hydrogène est rarement présent sur Terre à l'état pur sous forme de H2. On spécule toutefois sur d'importants gisements de H2 dans les couches rocheuses profondes. Si cela s'avère exact et que les co?ts d'extraction ne sont pas trop élevés, cela pourrait constituer un tournant. Voir : Milkov AV, 2022 : c?té externeL'hydrogène moléculaire dans les gaz naturels de surface et de subsurface : abondance, origines et idées pour une exploration délibérée. Earth-Science Rev., 230, 104063.
4 Hauglustaine, D. et al., 2022 : c?té externeAvantages climatiques d'une future économie de l'hydrogène.Commun. Earth Environment ., 3(1), 295.
5 L'Hydrogen Council, une association de l'industrie de l'hydrogène, propose d'utiliser 30 % d'hydrogène bleu. ? titre de comparaison, l'UE table actuellement sur 6 % d'hydrogène bleu. Avec un taux de fuite de 5 %, 6 % d'hydrogène bleu font perdre un tiers des bénéfices climatiques sur 20 ans, et trois quarts avec un taux de fuite de 10 %.
6 Zhang, Y. et al., 2020 : c?té externeQuantifier depuis l'espace les émissions de méthane du plus grand bassin producteur de pétrole des ?tats-Unis.Sci. Adv., 6(17).
7 Fuite d'hydrogène : c?té externeUn risque potentiel pour l'économie de l'hydrogène. Columbia Sipa (juillet 2022)
8 Démocratie ouverte : c?té externeL'industrie gazière a payé des lobbyistes pour obtenir le soutien des députés à l'hydrogène bleu
9 Tr?ndle, T., J. Lilliestam, S. Marelli and S. Pfenninger (2020). c?té externeTrade-offs between geographic scale, cost, and infrastructure requirements for fully renewable electricity in Europe.Joule 4 : 1929 - 1948..
10 c?té externeLe r?le de l'hydrogène dans un système énergétique européen futur, bas-carbone et sécurisé. (Paris Agreement Compatible Scenarios for Energy Infrastructure, 2023)
11 Communiqué de presse du Conseil fédéral : c?té externeRapport sur le r?le futur de l'hydrogène en Suisse.