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L'hydrogène, combustible parfait pour remplacer le pétrole ? Pourquoi ce n'est pas si simple...
©TOBIAS SCHWARZ / AFP

Atlantico Green

L'hydrogène, combustible parfait pour remplacer le pétrole ? Pourquoi ce n'est pas si simple...

Le pétrole règne aujourd’hui en « maître absolu » dans les transports puisqu’il représente 93% de l’énergie qui y est consommée. Il compte pour 25% des émissions mondiales de gas à effet de serre.

Philippe Charlez

Philippe Charlez

Philippe Charlez est ingénieur des Mines de l'École Polytechnique de Mons (Belgique) et Docteur en Physique de l'Institut de Physique du Globe de Paris. Expert internationalement reconnu en énergie, Charlez est l'auteur de nombreuses publications et ouvrages sur l’énergie. Son dernier ouvrage généraliste sur la transition énergétique « Croissance, énergie, climat. Dépasser la quadrature du cercle » est paru Octobre 2017 aux Editions De Boek supérieur.

Philippe Charlez enseigne à Science Po, Dauphine, l’INSEAD, l’Ecole des Mines de Paris, le Centre International de Formation Européenne et la Khalifa University (Abu Dhabi)

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Atlantico : Une alternative aux énergies fossiles est l'hydrogène vert. Avant tout, qu'est-ce que l'hydrogène vert ? Et pourquoi l'utiliser à grande échelle à la place du pétrole pourrait être intéressant ?

Philippe Charlez : L’hydrogène a tous les avantages du pétrole et du gaz sans en avoir les inconvénients : c’est une énergie très concentrée qui se transporte, se stocke et fournit de l’énergie sans émettre de gaz à effet de serre. Autrement dit l’énergie parfaite. Malheureusement on ne trouve pas dans la nature de gisement d’hydrogène comme il en existe pour le pétrole et le gaz. L’hydrogène vert doit être fabriqué à partir de l’électrolyse de l’eau, une technique que tout le monde a un jour découverte au lycée au cours de chimie. En faisant passer un courant électrique entre deux électrodes dans de l’eau, on « casse » la molécule d’eau en deux. On récupère l’oxygène d’un côté et l’hydrogène de l’autre et le tour est joué. Ce dernier peut alors être stocké à haute pression puis transporté pour être utilisé dans une pile à combustible. Donc, il n'y a aucune barrière technologique pour produire de l’hydrogène.

Qu’est ce qu’une pile à combustibe. Comme l’utilise-ton dans un véhicule à hydrogène ? Quels sont ses avantages ?

La pile à combustible fait l’inverse de l’électrolyse : elle recombine l’hydrogène avec l’oxygène de l’air et produit de l’électricité. En emmenant une bombonne d’hydrogène de quelques kilos avec soi on peut donc fabriquer l’électricité directement dans sa voiture. D’où un avantage considérable par rapport à une voiture électrique : plus besoin de charger son véhicule pendant des heures à la borne et plus de problème d’autonomie car la petite bombonne de quelques kilos permet de rouler plusieurs centaines de kilomètres. Et ce qui s’applique aux voitures peut aussi s’appliquer aux camions, aux bateaux et pourquoi pas aux avions. Il n’y aujourd’hui aucune barrière technologique pour remplacer massivement le pétrole des transports par de l’hydrogène.

Si l'on sait d'ores et déjà qu'utiliser l'hydrogène vert à grande échelle permettrait de réduire une grande partie de nos émissions CO2, pourquoi n'est-ce pas encore le cas ? Pourquoi les industriels n'en sont-ils qu'au stade expérimental ?

Produire de l’hydrogène nécessite beaucoup d’électricité. Ainsi, si on voulait à kilométrage constant remplacer les 50 milliards de litres d’essence et de diésel consommés annuellement en France par de l’hydrogène vert, sa fabrication nécessiterait environ 500 TerraWattheures d’électricité. Produire ces 500 TWh demanderait…une soixantaine de réacteurs nucléaires supplémentaires ou l’équivalent de cent vingt mille éoliennes. Le problème n’est donc pas technologique il s’agit d’un effet d’échelle. L’ingrédient de base requis pour fabrique l’hydrogène étant l’électricité, son prix détermine en grande partie celui de l’hydrogène. Par ailleurs le processus d’électrolyse est assez couteux car nécessitant des électrodes en platine, un métal précieux plus cher que l’or. Enfin, distribuer de l’hydrogène est aussi très coûteux car il s’agit d’un gaz très volatile. Ainsi la construction d’une station à hydrogène coûte près d’un million d’euros, soit dix fois plus qu’une station à essence classique. Le coût et surtout l’échelle sont donc les deux freins principaux au développement de l’hydrogène à grande échelle dans les transports.

Si l'utilisation généralisée de l'hydrogène coûte encore trop cher, à quelle échéance cette possibilité pourrait-elle devenir réalité ?

L’hydrogène fait progressivement son chemin et jouera un rôle croissant dans les transports du futur. Compte tenu de sa complexité de distribution, il faut toutefois privilégier des modes de distribution et de production mutualisés par rapport aux modes dispersés. Ainsi de grosses compagnies de camionnage, de transport maritime (comme par exemple CMA – CGM) voire même des compagnies aériennes pensent à l’hydrogène comme carburant du futur. Ces compagnies ont la taille critique pour posséder leurs propres stations d’approvisionnement et leurs propres unités de production par électrolyse de l’eau. Par contre vouloir couvrir l’ensemble du territoire par des stations à hydrogène pour les voitures individuelles paraît aujourd’hui illusoire. L’hydrogène jouera donc dans les années futures un rôle de carburant alternatif. Il n’est pas aujourd’hui prêt à remplacer le pétrole en totalité. Pour ce faire il faudrait massivement accroître la production d’électricité décarbonée ce qui ne serait possible qu’à partir d’une croissance du nucléaire, solution socialement irrecevable.

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