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RÉSUMÉ
Les tensions géopolitiques internationales engendrent d’intenses contraintes sur les ressources minérales nécessaires à la transition énergétique. La mise en place des technologies de l’hydrogène doit impérativement en tenir compte, doit aussi anticiper les besoins en formation qui en découlent. Après un bilan sur ces tensions en matériaux, l’article analyse et compare la façon dont l’hydrogène est enseigné dans les meilleures universités occidentales et chinoises, et présente des initiatives de coopération exemplaires qui, au-delà des divergences géopolitiques, permettent d’envisager des synergies tirant parti du meilleur des différentes cultures pour relever le défi environnemental.
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Alain THOREL : Secrétaire Général - Société Française de Métallurgie et de Matériaux, Paris, France - Professeur, Coordinateur Européen - China-EU Institute for Clean and Renewable Energy (ICARE), Huazhong University of Science and Technology (HUST), Wuhan, Chine
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Song LI : Professeure associée - Department of New Energy Science and Engineering, School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology (HUST), Wuhan, Chine - China-EU Institute for Clean and Renewable Energy (ICARE), Huazhong University of Science and Technology (HUST), Wuhan, Chine
INTRODUCTION
Lorsqu’un programme éducatif sur l'énergie est mis en place aujourd’hui dans le monde occidental, il présente bien entendu la base des connaissances nécessaires aux divers aspects technologiques des composantes de la chaîne de valeur. Mais il inclut toujours aussi des considérations telles que frugalité, environnement, éthique et commerce équitable, sécurité, enjeux sociétaux, économie, ressources, coopération internationale, etc. Il en va ainsi pour le développement des énergies renouvelables, dont les technologies relatives à la filière hydrogène.
L’approche est différente en Chine, par essence très centralisée pour ce qui concerne la planification et la gestion des priorités. D’énormes efforts y sont réalisés, depuis les années 2010, pour le développement des énergies renouvelables, dans certains cas avec l’appui de la Commission Européenne.
La situation internationale depuis 2022 a fortement ébranlé les convictions sur la stratégie énergétique d'un certain nombre de pays, notamment en Europe, justement en ce qui concerne leur dépendance aux énergies fossiles étrangères, et l’accès aux ressources minérales, et sur la nécessité d’une accélération accrue vers le développement des énergies décarbonées, dont le nucléaire. Ces considérations ont un fort impact sur la façon de penser la politique énergétique et l’éducation des acteurs de cette politique, alors qu’en 2023, plus de cinquante pays ont annoncé mettre en place des stratégies énergétiques nationales et régionales majeures liées à l’hydrogène.
La Chine est concernée différemment par ce qui se passe aux portes de l’Europe, et l’instabilité ne sert pas son tropisme marchand et ses ambitions commerciales. En tout état de cause, ses ressources minières la mettent à l’abri du besoin pour nombre de matériaux stratégiques, en particulier ceux qui sont liés au développement d’une énergie décarbonée.
Néanmoins, que cela soit en Orient ou en Occident, il peut y avoir une vision convergente pour ce qui concerne la priorité absolue de lutte contre le réchauffement climatique. Les approches occidentales et chinoises pour le déploiement des énergies renouvelables, et la politique éducative associée, ont leurs avantages et leurs inconvénients, avec chacune leur propre dynamique et leur propre efficacité, entre consensus, acceptance sociétale, et discipline nationale. On peut donc trouver un chemin gagnant-gagnant, en prenant le meilleur des deux mondes, s’agissant du développement des technologies renouvelables, par exemple liées à l’hydrogène et aux options éducatives afférentes.
Domaine : Hydrogène, science des matériaux, énergie, ressources minières
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Technologies liées à l’hydrogène
Domaines d’application : Énergie, environnement
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Derby, H2Today, Véhicule du futur, Cara, ID4Mobility, i-TRANS, Nextmove, Aerospace Valley, Mer Bretagne, Mer Mediterranée, Tenerrdis, S2E2, SMART Energy Alliance
Industriels : Air Liquide, EDF, Engie, TotalEnergies, Airbus, SNCF, Suez, Véolia, Vinci, Atawey, HySiLabs, Haffner, Lhyfe, McPhy, PowiDian
Autres acteurs dans le monde : Ballard Power Systems, Linde plc, Air Products and Chemicals, Inc Shell plc, Saudi Arabian Oil Co., FuelCell Energy, General Motors, Bloom Energy Corp., Plug Power Inc., Adani Green Energy Ltd., Sinopec
Contact : [email protected]
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Sigles10. Glossaire
Cellule d’électrolyse à oxyde solide ; Solid Oxide Electrolyzer Cell (SOEC)
Électrolyseur dont l’électrolyte est solide et est une céramique oxyde où la conduction électrique est assurée par la mobilité des ions O2–. Les SOEC sont apparentés aux SOFC, avec des matériaux identiques, mais fonctionnent sous des conditions inverses.
Liquide organique stockant de l’hydrogène ; Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC)
Composé organique créant des liaisons faibles avec l’hydrogène, capable de l’absorber et de le libérer par réactions chimiques à températures et pressions modérées (150-320 °C, 30-50 bars). Cette technologie nécessite la présence de catalyseurs. Les composés organiques standards sont à base de toluène et peuvent être toxiques. Les LOHC peuvent donc être utilisés comme supports de stockage pour l’hydrogène sous une forme liquide sans cryogénie.
Pile à combustible à céramique protonique ; Protonic Ceramic Fuel Cell (PCFC)
Pile à combustible dont l’électrolyte est une céramique solide, généralement oxyde, où la conduction électrique est assurée par la mobilité des protons. En raison de la faible énergie d’activation pour les sauts de protons, la température de fonctionnement des PCFC est inférieure à celle des SOFC.
Pile à combustible à membrane échangeuse de proton ; Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
Pile à combustible dont l’électrolyte est une fine membrane polymère où la conduction est assurée par la mobilité des protons. Ces piles fonctionnent à basse température (< 100 °C) et nécessitent la présence de catalyseurs.
Pile à combustible à oxyde solide ; Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
Pile à combustible dont l’électrolyte est une céramique oxyde solide, dans laquelle la conduction électrique est assurée par la mobilité des ions (le terme SOFC fait très généralement référence à une conduction anionique par les ions O2– ; certains préfèrent invoquer une conduction par les lacunes d’oxygène). Ces piles fonctionnent à haute température, de 650 à 900 °C, dépendant de la nature de l’électrolyte.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PRINZHOFER (A.), TAHARA CISSÉ (C.S.), DIALLO (A.B.) - Discovery of a large accumulation of natural hydrogen in Bourakebougou (Mali). - Int. J. Hydrog. Energy, 43, p. 19315-19326 (2018).
-
(2) - MAIGA (O.), DEVILLE (E.), LAVAL (J.) et al - Characterization of the spontaneously recharging natural hydrogen reservoirs of Bourakebougou in Mali. - Sci. Rep., 13, p. 11876 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38977-y
-
(3) - DIALLO (A.B.), TAHARA CISSÉ (C.S.), LEMAY (J.), BRIERE (D.J) - La découverte de l’hydrogène naturel par Hydroma, un « Game Changer » pour la transition énergétique. - Les Annales des Mines, 2022/4, p. 154-160 (2022).
-
(4) - MORETTI (I.) et al - Natural hydrogen emanations in Namibia: Field acquisition and vegetation indexes from multispectral satellite image analysis. - International Journal of Hydrogen Energy, 47(84), p. 35588-35607 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.08.135
-
(5) - PRINZHOFER (A.), MORETTI (I.), FRANCOLIN (J.B.L.), PACHECO (C.), d’AGOSTINO (A.) et al - Natural...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
L’hydrogène, vecteur de la transition énergétique.
-
Hydrogène : quels enjeux ?
-
Filière hydrogène : principaux verrous et intérêt du Power-to-Gas.
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
SF2M : Société Française de Métallurgie et de Matériaux https://sf2m.fr/
CNH : Conseil National de l’hydrogène https://www.conseil-national-industrie.gouv.fr/cni-action/des-actions-transverses/conseil-national-de-l-hydrogene
Banque Mondiale https://www.banquemondiale.org/fr/home
BIRD : Banque Internationale pour la Reconstruction et le Développement https://www.banquemondiale.org/fr/who-we-are/ibrd
NAHFC : National Alliance for Hydrogen and Fuel Cell, or : China Hydrogen Energy Alliance https://www.ceic.com/gjnyjtwwEn/xwzx/202404/d3ff557769524a2a8d7a2ec4b85330f3.shtml
NDRC : National Development and Reform Commission https://en.ndrc.gov.cn/
GEIE : Groupement Européen d'Intérêt Economique https://eur-lex.europa.eu/FR/legal-content/summary/european-economic-interest-grouping.html
UNDP : United Nations Development Programme https://www.undp.org/china/about-us-0
GBA :...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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