Les recommandations de l’Académie des sciences pour développer l’hydrogène vert

Coûts de production élevés, production d’électricité insuffisante, électrolyseur pas assez performant,… dans un rapport transmis au cabinet de l’Élysée et rendu public, l’Académie des sciences dresse une série de recommandations pour lever les freins liés au développement de l’hydrogène vert et faire en sorte qu’il devienne l’une des énergies de demain. Pour les auteurs de ce document, ce gaz fait l’objet, depuis longtemps, à la fois d’espoirs et de fantasmes. Espoirs que ce combustible, riche d’une énergie qui peut être utilisée sans émission de CO2, laisse envisager son utilisation à grande échelle pour défossiliser toute une série d’usages. Mais aussi fantasmes qui découlent entre autres d’une confusion, malheureusement fréquente, entre source d’énergie et vecteur énergétique.

Certes, l’hydrogène existe à l’état naturel, il est alors qualifié de « blanc », mais ses perspectives offertes restent très incertaines, selon les experts de l’Académie. Ces derniers préconisent de soutenir rapidement et sans hésitation les projets d’exploration du sol français visant à évaluer rigoureusement le potentiel réel. Plusieurs gisements ont été identifiés, dont l’un se trouve en Lorraine, et que certains ont qualifié de « gigantesque », voire de « plus grand du monde ». Cependant, il est encore trop tôt pour savoir si cette ressource naturelle sera suffisante et exploitable, et la première étape consiste à déterminer précisément les volumes accessibles.

Pour le moment, l’hydrogène décarboné évoqué dans tous les scénarios est produit par électrolyse de l’eau. Cet hydrogène, qualifié de vert, ne présente donc pas les caractéristiques d’une source d’énergie, mais correspond à une énergie secondaire ou un vecteur énergétique, c’est-à-dire à une forme d’énergie obtenue par transformation d’une autre forme d’énergie. Actuellement, la France produit et consomme environ 0,9 million de tonnes d’hydrogène gris par an, issu du reformage du gaz naturel. Il est essentiellement utilisé pour le raffinage du pétrole et la synthèse de l’ammoniac, nécessaire à la production d’engrais. À l’horizon 2050, le volume pourrait atteindre jusqu’à 3,9 millions de tonnes si des quantités importantes d’hydrogène sont employées pour le transport routier et aérien.

Or, les conditions pour faire face à ce besoin croissant sont encore loin d’être réunies, selon l’Académie des sciences. Et pour espérer impulser une dynamique positive en ce sens, elle recommande d’augmenter rapidement les capacités de production électrique supplémentaires. En sachant que chaque million de tonnes d’hydrogène vert produit par électrolyse nécessite environ 55 TWh d’électricité, soit l’équivalent de 5 réacteurs EPR de 1600 MW. Le niveau de production et de consommation d’hydrogène doit par ailleurs rester compatible avec les trajectoires du mix électrique définies dans le cadre de la planification énergétique.

Baisser le coût de production de l’hydrogène vert à moins de 3 euros par kilogramme

En parallèle, les experts de l’institution scientifique française conseillent d’augmenter rapidement les capacités d’électrolyse tout en améliorant les différentes technologies, notamment les moins matures, comme l’électrolyse à haute température. « Cela permettra de diminuer le prix de production de l’hydrogène vert, condition nécessaire pour qu’il puisse prendre une part significative dans le système énergétique futur, écrivent les auteurs du rapport. Le prix est aujourd’hui compris entre 4 et 8 euros par kilogramme d’hydrogène selon les technologies (1,5 à 2 euros par kilogramme d’hydrogène pour l’hydrogène gris) et l’objectif est de descendre sous les 3 euros par kilogramme d’hydrogène. »

Il convient aussi de poursuivre une recherche fondamentale et technologique forte pour améliorer les rendements énergétiques des électrolyseurs et des piles à hydrogène et diminuer leurs empreintes environnementales. Les efforts doivent aussi être portés pour améliorer la stabilité et diminuer le poids des réservoirs à hydrogène, à travers la mise au point de nouveaux matériaux, mais aussi afin de rendre plus efficace l’utilisation de l’ammoniac comme vecteur de l’hydrogène.

L’aspect lié aux problématiques de sécurité doit aussi être pris en compte, particulièrement dans le domaine des transports. Des accidents dus à l’hydrogène pourraient bloquer son déploiement et un point de vigilance doit être porté à la sécurité de l’avion à hydrogène. L’Académie des sciences recommande également de conduire une politique stricte d’arbitrages, pour définir des priorités entre les différents usages de l’hydrogène. « Étant donné qu’il ne sera pas possible de tout hydrogéner, la priorité doit être donnée à l’utilisation de l’hydrogène vert pour la décarbonation de l’industrie et de certains transports, avant d’autres usages comme le « power to gas » (chauffage de l’habitat et du tertiaire) et le « gas to power » (par exemple pour alimenter des voitures à hydrogène, moins efficaces énergétiquement que les voitures électriques, ou pour la flexibilité du système électrique) », écrivent les experts dans ce rapport.

Enfin, il convient d’évaluer rigoureusement l’empreinte carbone sur toutes les chaînes de valeur des nouveaux procédés et des nouveaux usages de l’hydrogène, ainsi que contrôler strictement le niveau des importations d’hydrogène afin de ne pas passer d’une dépendance extérieure forte (importations de ressources fossiles) à une autre (importations d’hydrogène).