Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Face aux enjeux écologiques et socioéconomiques de nos sociétés modernes, l’hydrogène apporte une véritable solution pour déployer une transition vertueuse de l’énergie sur toute sa chaîne de valeur, de la production à l’usage en passant par le stockage. Cependant, le déploiement massif de l’hydrogène ne peut se faire sans le froid, tant avec ses technologies matures et déjà disponibles qu’avec celles à développer nécessairement pour accompagner cette transition énergétique. Dans cet article, une revue des modes de production et de distribution de l’hydrogène est proposée, suivie par une analyse des différents usages directs et indirects de l’hydrogène dans les applications du froid, aujourd’hui et à l’avenir.
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Mohammed YOUBI IDRISSI : Expert en réfrigération, pompes à chaleur et conditionnement d’air - Expert judiciaire
INTRODUCTION
Aujourd’hui en France, il ne se passe pas un seul jour sans que le mot hydrogène soit évoqué, non seulement dans la presse scientifique et technique spécialisée, mais également sur les réseaux sociaux, dans la presse quotidienne, à la radio ou à la télévision. Pourquoi ? Parce que la prise de conscience croissante des citoyens et de nos décideurs politiques et industriels de la nécessité de conduire une véritable transition énergétique pour s’émanciper des énergies fossiles place inévitablement l’hydrogène parmi les solutions les plus pertinentes pour le futur.
C’est à ce titre que l’hydrogène est apparu dans le discours public, notamment avec la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte, bien qu’il soit assez connu des industriels depuis longtemps pour ses vertus énergétiques. Déjà en 1874, Jules Verne, dans L’Île mystérieuse, avait évoqué son utilisation comme solution de substitution du charbon dans le futur ! Il avait écrit : « Oui, mes amis, je crois que l’eau sera un jour employée comme combustible, que l’hydrogène et l’oxygène, qui la constituent, utilisés isolément ou simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisable et d’une intensité que la houille ne saurait avoir. Un jour, les soutes des steamers et les tenders des locomotives, au lieu de charbon, seront chargés de ces deux gaz comprimés, qui brûleront dans les foyers avec une énorme puissance calorifique. » Un siècle et demi plus tard, nous y sommes, ou presque !
La crise sanitaire liée à la Covid-19 a produit certes des désastres économiques pour bien des industries mais a également ouvert les appétits pour l’hydrogène avec des propositions de plans de développement accélérés en Europe, notamment en France, en Allemagne, au Japon, en Corée du Sud, en Chine, au Maroc et en Amérique du Nord. Les gouvernements de ces pays se sont engagés publiquement à soutenir l’accélération du déploiement de l’hydrogène en mobilisant plusieurs milliards d’euros !
En France, le gouvernement a fixé pour projet de décarboner l’industrie. L'objectif est de réduire les émissions de 81 % d’ici 2050 par rapport à 2015. L'hydrogène décarboné est une des solutions ambitionnées pour agir sur la diminution des émissions de gaz à effet de serre. Dans le cadre de son plan « France Relance », une enveloppe de 2 milliards d’euros est d'ores et déjà attribuée au développement de l'hydrogène décarboné. Au total, un financement de 7 milliards d’euros de soutien public est prévu jusqu’en 2030.
Devant cet intérêt croissant pour l’hydrogène, nous proposons dans cet article de faire le point sur les possibles usages de l’hydrogène dans le froid mais aussi des besoins en froid de la filière hydrogène puisque le froid aura autant besoin de l’hydrogène que l’hydrogène aura besoin du froid.
L’article rappelle tout d’abord les principaux modes de la production de l’hydrogène et présente en particulier les pistes les plus prometteuses pour une production respectueuse de l’environnement avec l’hydrogène vert ou décarboné ; la seule façon pour construire durablement une réelle transition énergétique vertueuse. Nous évoquons ensuite les voies de distribution de l’hydrogène puis nous analysons ses multiples usages directs et indirects dans les applications du froid, aujourd’hui et à l’avenir.
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6. Conclusions et perspectives
Face aux enjeux socioéconomiques et environnementaux de nos sociétés modernes, l’hydrogène apporte une vraie solution pour déployer une transition vertueuse de l’énergie sur toute sa chaîne de valeur, de la production à l’usage en passant par le stockage.
Réussir ce pari est possible à condition que la production de l’hydrogène soit faite avec des sources et des technologies propres et décarbonées ; l’hydrogène gris et même le bleu doivent laisser définitivement la place à l’hydrogène vert ! Rendre cet hydrogène vert économiquement viable et accessible aura un coût, mais c’est le prix de l’indépendance énergétique associée à une atténuation indispensable de l’impact environnemental.
Dans ces conditions et comme il a été détaillé dans cet article, un déploiement massif de l’hydrogène ne peut se faire sans le froid, tant avec ses technologies matures et déjà disponibles qu’avec celles à développer absolument pour accompagner cette transition.
Parmi les pistes de recherche et innovations qu’il est nécessaire d’explorer, nous pouvons citer de façon non exhaustive, les thématiques suivantes :
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matériaux et modes de stockage du froid dans différentes gammes de températures : cryogéniques, froid négatif et froid positif (de – 250 °C à + 10 °C) ;
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fluides frigoporteurs mono- ou multiphasiques à très basses températures ;
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échangeurs thermiques fonctionnant à l’hydrogène à changement de phase liquide/vapeur et fluide frigoporteur ;
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composants compatibles avec l’hydrogène notamment en phase liquide : pompes, vannes, réservoirs, isolants…
Pour y parvenir, il est nécessaire de développer davantage de partenariats publics privés, exécutés en mode projet et avec une forte dose d’intelligence collaborative.
Si l’hydrogène a besoin du froid, il apportera aussi au froid des solutions énergétiques très intéressantes par le stockage et la fourniture d’énergie tant primaire que fatale. Des expérimentations sont d’ores et déjà en cours de réalisation avec un grand potentiel de développement pour l’avenir.
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Conclusions et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique. - Ministère de la Transition écologique et solidaire (2020).
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(2) - Strategic Research and Innovation Agenda, report of Hydrogen Europe Research - (2020).
-
(3) - Path to hydrogen competitiveness. A cost perspective. - Report of Hydrogen Council (2020).
-
(4) - Hydrogen scaling up: a sustainable pathway for the global energy transition. - Report of Hydrogen Council (2017).
-
(5) - Les technologies de l’hydrogène au CEA - (2012).
-
(6) - WANG (Q.) - Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation, Hydrogen. - Production, pp. 2995-3037.
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Reformage catalytique.
-
Traction ferroviaire à hydrogène.
ANNEXES
https://hydrogeneurope.eu/hydrogen-production-0
https://energies.airliquide.com/fr/mediatheque-planete-hydrogene/comment-produire-lhydrogene
https://afdc.energy.gov/fuels/hydrogen_production.html
https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
https://www.iea.org/fuels-and-technologies/hydrogen
https://www.hindawi.com/journals/cpis/2013/690627/
https://hydrogeneurope.eu/hydrogen-transport-distribution
Loi relative à la transition énergétique pour la croissante verte : https://www.ecologie.gouv.fr/loi-transitionénergétique-croissance-verte
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