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Énergie

Hydrogène : réconcilier environnement et industrie ?

Sauver l’emploi en même temps que la planète, c’est la mission officielle de l’hydrogène, un gaz présenté comme la solution idéale pour verdir l’industrie et le transport tout en relançant l’activité industrielle. Mais l’hydrogène ne fera pas à lui seul la transition énergétique avertissent les experts : il n’est pertinent que pour un nombre limité d’usages.

Par Cléo Schweyer

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Petit atome, grandes promesses. Il y a encore quelques années, la prudence, voire la méfiance, étaient de mise face à l’avènement annoncé de l’« économie hydrogène »1. Aujourd’hui, l’heure est aux investissements : d’ici 2030, 7 milliards d’euros doivent être consacrés par l’État français au développement d’une filière hydrogène, dont 2 milliards dès 2021-2022. Et les collectivités locales s’y mettent aussi, Auvergne-Rhône-Alpes en tête. La Région se rêve en « premier territoire hydrogène de France » et prévoit un investissement de 70 millions d’euros sur 10 ans (dont 10 millions d’euros de financements européens et 15 millions de la région elle-même) pour développer son écosystème local. Baptisé Zero Emission Valley, (vallée sans émissions de CO2), le projet met l’accent sur la mobilité et le transport. Il repose sur l’implantation de vingt stations de recharge à hydrogène, le long d’un axe reliant le Puy-de-Dôme aux deux Savoie. 1000 véhicules doivent être également financés pour assurer la rentabilité de ces stations.

 

Mobilité hydrogène : l’œuf et la poule

Des véhicules sans émission de carbone, plus pratiques à l’usage que les véhicules électriques actuels, avec en prime la création de nouvelles activités économiques ? C’est l’argument en or des promoteurs de la mobilité hydrogène. Mais pour tenir ses promesses, le développement de la mobilité hydrogène doit surmonter un premier dilemme, celui de « l’œuf et de la poule », une expression qui revient chez tous les acteurs du secteur. Pourquoi produire des véhicules à hydrogène2 si l’utilisateur ne peut pas les recharger facilement ? Et à l’inverse, pourquoi implanter des stations de distribution si personne n’en a besoin ? Bruno Faivre d’Arcier, professeur émérite au Laboratoire Aménagement Economie Transport (Université Lumière-Lyon 2 / Ecole Nationale des Travaux Publics et de l’Environnement) résume :

Le développement de la mobilité hydrogène ne peut se faire que par écosystème, comme ce fut le cas en son temps pour la voiture à essence.

La mobilité hydrogène repose aujourd’hui sur trois volets, que les investissements annoncés doivent développer en parallèle : la production d’hydrogène, sa distribution (qui nécessite des infrastructures) et son déploiement à travers la construction et la mise en circulation de véhicules à hydrogène. Ces derniers présentent un avantage de taille sur le véhicule électrique à batterie : l’énergie électrique est ici fournie par un système embarqué. On recharge régulièrement la pile en hydrogène, comme on remplit son réservoir de carburant. L’opération prend trois à cinq minutes, contre plusieurs heures pour la recharge d’une batterie électrique. Autre avantage : alors qu’un camion ou un train électrique à batterie seraient sans intérêt, car la batterie occuperait une trop grande partie de l’espace disponible, la pile à combustible, se révèlerait quant à elle bien plus adaptée au transport collectif et de marchandises du fait de sa taille relativement réduite.

L’hydrogène serait donc la technologie idéale pour le transport individuel comme collectif ou de marchandises ? Pas si simple.

 

Un ensemble de freins à lever

Deux catégories d’objections sont soulevées par les sceptiques de la mobilité hydrogène : d’une part celles ayant trait à la technologie elle-même ; d’autre part celles qui remettent en cause l’idée que la mobilité soit le meilleur usage possible de l’hydrogène.

Côté technologie, la pile à combustible n’est pas sans points faibles. « L’hydrogène est le plus léger des gaz, il est donc très volatil », souligne ainsi Nolven Guilhaume, chercheuse à l’Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon (Ircelyon). Cette faible masse entraîne une contrainte de stockage et de transport : il faut le compresser fortement (700 bar dans des applications automobiles, soit environ 700 fois la pression atmosphérique) pour réduire son volume de stockage. Ceci implique des matériaux très coûteux pour le réservoir de stockage (à ces pressions, les aciers n’offrent pas une résistance suffisante) et un risque de fuite. Or, l’hydrogène s’enflamme facilement. Pour Nolven Guilhaume, les risques d’explosion accidentelle lors du remplissage, voire d’une collision entre deux véhicules, sont donc réels. Intégrer ce risque limiterait d’emblée l’usage des véhicules à hydrogène à des vitesses réduites, et impose de toute manière des normes de sécurité drastiques.

 

« L’hydrogène est le plus léger des gaz, il est donc très volatil »
Nolven Guilhaume. Chercheuse à l’Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IrceLyon).

Autre frein au développement de la mobilité hydrogène, et non des moindres car il nuance ses vertus environnementales : le coût financier et environnemental élevé du transport de l’hydrogène. Sous 200 bar de pression, une bonbonne de gaz en acier pesant 70 kg à vide et mesurant 1,80 m contient seulement 900 g d’hydrogène (les stations de la Zero Emission Valley distribueront environ 200 kg d’hydrogène par jour). Alimenter une station nécessite donc le recours intensif à du transport terrestre, particulièrement émetteur de CO2. À moins que les camions ne roulent eux-mêmes à l’énergie renouvelable, ou qu’un réseau de distribution similaire à celui du gaz de ville ne soit déployé, le bénéfice pour l’environnement peut rapidement s’avérer nul. D’autant plus que l’hydrogène est loin d’avoir un bilan carbone neutre.

 

Priorité à la production d’hydrogène vert

La production d’hydrogène, aujourd’hui destinée principalement à l’industrie (raffinage du pétrole ou production d’engrais chimiques par exemple), est obtenue à 95% par un procédé polluant : le vaporeformage (réaction entre de la vapeur d’eau et un combustible fossile comme le pétrole, le charbon, ou le gaz naturel)3. Elle est ainsi responsable de 3% des émissions françaises de CO2. Pour Marc Jedliczka, porte-parole de NegaWatt, une ONG active dans le domaine de l’énergie, « le premier enjeu aujourd’hui n’est pas la mobilité verte : c’est décarboner l’hydrogène industriel ». La solution est connue : produire de l’hydrogène à partir d’électricité issue d’énergies renouvelables.

Mais la France est à la traîne en la matière : « Il faudrait multiplier par trois ou quatre la production actuelle d’électricité verte pour être à la hauteur des objectifs que la France s’est fixés », déplore Marc Jedliczka. Pour accroître la production et répondre à une demande supplémentaire due aux nouvelles mobilités vertes, il faut donc développer des infrastructures. Frédéric Stork, directeur de la transition énergétique et de l’innovation à la Compagnie Nationale du Rhône, qui fournit de l’hydrogène vert pour les stations lyonnaises, précise : « L’objectif de la France est de produire 6000 MWh d’énergie hydrogène issue du renouvelable en 2030. Cela représente environ 9000 hectares de parcs éoliens et solaires en plus. » Et ce n’est pas tout, renchérit Marc Jedliczka : « Tant qu’il n’y aura pas une taxe carbone bien conçue, c’est-à-dire au juste prix et prévoyant une redistribution pour limiter son impact sur les ménages, l’hydrogène vert restera plus cher que l’hydrogène carboné. Le photovoltaïque, lui, est aujourd’hui aussi compétitif que le charbon. » Pourquoi, dans ce cas, ne pas continuer à utiliser des véhicules à batteries électriques ?

 

Des perspectives de développement local

Coûteuse à fabriquer, nécessitant des investissements importants en amont pour la production et la distribution de l’hydrogène : la voiture individuelle à hydrogène n’est pas pertinente pour la transition énergétique, estiment les experts. À moins de parcourir plusieurs centaines de kilomètres par jour, les bilans carbone et financier au kilomètre sont moins bons que les véhicules existants : les flottes d’entreprises sont ainsi le débouché privilégié pour les véhicules individuels à hydrogène. En revanche, la mobilité lourde (transport de marchandise et transports collectifs) est une piste intéressante. À condition bien sûr de produire de l’hydrogène à partir d’énergies renouvelables, et en premier lieu pour l’industrie.

C’est le choix stratégique fait par de nombreuses collectivités locales en France. Gwénolé Le Bars, chargé de mission à l’association Amorce, qui conseille et accompagne les élus locaux sur les questions liées à la transition énergétique, indique ainsi que 59 projets ont été présentés lors du premier appel à projet national lancé par Amorce en 2019. 40 ont été retenus, le plus souvent pour le développement de flottes de transport public ou d’unités de production d’électricité renouvelable. Avec la promesse d’un développement économique local à la clé.

 

« Il ne faut pas s’intéresser qu’à ce qui se passe en sortie de pot d’échappement. Sinon, vous avez juste des embouteillages verts, pas une transition énergétique ! »
Bruno Faivre d'Arcier. Professeur émérite en urbanisme au Laboratoire Economie Transport Environnement.

En janvier 2021, la plus importante usine de piles à combustible d’Europe devrait ainsi sortir de terre près de Lyon. L’entreprise rhonalpine Symbio, passée de 50 salariés en 2018 à près de 300 en 2020, déménage de Grenoble à Saint-Fons. Symbio envisage 1000 emplois locaux à l’horizon 2025, dans la production et la recherche et développement, mais aussi des liens avec le monde universitaire pour la création de programmes de recherche appliquée et de formation en lien avec leur activité. Faute de financements, la recherche académique sur la pile à combustible était en effet presque à l’arrêt depuis quelques années, indique une source académique lyonnaise. De son côté, la société Hympulsion prévoit d’ouvrir trois centres de production d’hydrogène, à Lyon, Saint-Étienne et Grenoble, pour fournir les 20 stations de la Zero Emission Valley. Des perspectives économiques non négligeables en ces temps de chômage et de disparition annoncée de l’industrie automobile, qui expliquent en grande partie l’enthousiasme politique actuel autour de l’hydrogène, malgré la circonspection à laquelle appellent des associations comme NegaWatt.

Pas de transition sans changement de modèle

La lacune principale de l’enthousiasme actuel autour de l’hydrogène, rappellent en chœur Bruno Faivre d’Arcier, Marc Jedliczka et Gwénolé Le Bars, c’est qu’il éclipse la question des usages et des modèles de consommation énergétique. « Aucune production d’énergie, aussi vertueuse soit-elle, ne dispensera de faire des efforts de sobriété. Ni de remettre les modèles de consommation en question », réaffirme avec force Marc Jedliczka. Bruno Faivre d’Arcier abonde avec humour : « Il ne faut pas s’intéresser qu’à ce qui se passe en sortie de pot d’échappement. Sinon, vous avez juste des embouteillages verts, pas une transition énergétique ! »

Voiture partagée ou à la demande, réseaux de transports publics renforcés, mutualisation de la production d’énergie renouvelable, et surtout verdissement de l’industrie : les pistes existent, mais nécessitent une réflexion à la fois globale et fine, sur les usages et les énergies les plus à même d’y répondre. « Cette réflexion arrive toujours après la mise en place de la politique industrielle, c’est dommage », tacle Bruno Faivre d’Arcier. La question de l’énergie touche en effet à celle des modes de vie, des mobilités, des représentations sociales autour de la réussite et du loisir. « Quand on commence à parler énergie, on finit par parler de modèle de société », résume Marc Jebliczka.

Pas de transition énergétique sans révolution des esprits.


Notes :

1> L’expression est empruntée au célèbre ouvrage de Jeremy Rifkin « L’économie hydrogène ». Après la fin du pétrole, la nouvelle révolution économique, paru en 2002. Il y présente l’hydrogène comme le fondement d’une « nouvelle ère énergétique » dans le contexte de l’épuisement des ressources pétrolières. L’ouvrage avait reçu en France un accueil assez froid

2Véhicule électrique produisant sa propre électricité, grâce à une pile à combustible. La pile à combustible oxyde le dihydrogène contenu dans un réservoir avec le dioxygène de l’air, produisant ainsi de l’électricité et de la vapeur d’eau.

3Lorreyte C. Comment rendre le carburant hydrogène plus écologique ? The Conversation, oct. 2019


Bibliographie :

11'
Chapitres
Énergie
À Bure, un héritage radioactif à enfouir
NUMERO 7 | NOVEMBRE 2020
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La tentation du tout renouvelable
NUMERO 7 | NOVEMBRE 2020