Filière hydrogène : principaux verrous et intérêt du Power to Gas

Actuellement, les énergies renouvelables sont une alternative des plus prometteuses pour faire face à la raréfaction future des combustibles fossiles conventionnels et aux effets des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, dans l’état actuel des connaissances, chaque ressource (solaire, vent, hydraulique, géothermique, biomasse) est encore soumise aux contraintes technologiques et la plus importante d’entre elles est l’intermittence. Pour contourner ce problème, le développement et l’utilisation de vecteurs énergétiques semblent être une solution appropriée et parmi les vecteurs d’énergie connus, l’hydrogène semble être le candidat idéal dans la mesure où il permet de stocker massivement de l’énergie pendant de longues périodes de temps. Cette énergie stockée peut être alors employée dans une large variété de systèmes comme la mobilité, la chaleur ou des processus industriels. De plus, il n’a aucun impact sur l’empreinte carbone et sa combustion avec l’oxygène produit seulement de l’eau.

L’hydrogène (H₂) apparaît alors comme une solution « miracle » pour réduire notre dépendance aux ressources fossiles. Cependant, 95 % de l’hydrogène est actuellement produit par vaporeformage du gaz naturel! Il est donc nécessaire de le produire par d’autres techniques faisant appel à des sources d’énergie renouvelables de types eau, biomasse, soleil et vent.

L’hydrogène produit peut être utilisé dans le cadre d’applications mobiles ou stationnaires en utilisant des piles à combustible ou par combustion directe. Cependant, ces technologies ne sont pas encore optimales d’un point de vue technico-économique et, à cela s’ajoute le problème de sa distribution qui doit être aussi développée et optimisée afin de répondre aux besoins. De plus, son utilisation dépend fortement de son stockage qui représente actuellement un problème crucial, particulièrement pour la mobilité et les applications embarquées. Actuellement, seulement deux techniques de stockage d’hydrogène embarqué sont disponibles : le stockage liquide à basse température et le stockage sous haute pression. Cependant, ces conditions de température et de pression sont extrêmes (20 K et 70,0 MPa) et un moyen alternatif de stockage à températures et pressions modérées doit être développé. Dans cette optique, le stockage solide de l’hydrogène est reconnu comme une option prometteuse. Néanmoins, des progrès en recherche fondamentale sont encore nécessaires afin de mieux comprendre le potentiel de cette technologie et de pouvoir l’exploiter.

Finalement, en raison de ses propriétés énergétiques intrinsèques, l’hydrogène apparaît alors comme une solution prometteuse pour résoudre les futurs problèmes énergétiques de la société, mais, avant que cela soit possible, des progrès concernant sa production, son stockage, sa distribution et son utilisation sont primordiaux. Dans cet article, les différentes techniques et technologies utilisées aujourd’hui pour produire, stocker, distribuer et utiliser l’hydrogène sont présentées. Les verrous technico-économiques associés aux différentes étapes de la filière seront alors mis en avant afin d’avoir une vue d’ensemble de l’utilisation de l’hydrogène par rapport à la filière dans son intégralité. Enfin, l’intérêt du Power to Gas pour la filière hydrogène sera discuté et les avantages technico-économiques et environnementaux seront présentés et illustrés par des projets nationaux actuellement en cours.