Industrie : cinq questions que vous vous posez au sujet de l'hydrogène

Le gouvernement a dévoilé ce mardi 8 septembre son plan pour développer la filière hydrogène en France, d'un montant de 7 milliards d’euros. Qu'est-ce que l'hydrogène ? Pourquoi est-il mis sur le devant de la scène et quel rôle peut jouer la Franche-Comté dans ce dossier ? On vous répond.

► C'est quoi l'hydrogène ?

L'hydrogène est présent partout dans l'univers. C’est le principal composant des étoiles et des planètes gazeuses. Quand l’on parle d’hydrogène, il s’agit en fait du dihydrogène (H2). On en trouve "sur Terre aussi, mais il est rarement pur. En général, il est associé à d'autres éléments comme l'oxygène ou le carbone. Pour qu'il puisse servir à l'industrie, il faut donc le séparer de ces éléments" explique Futura Sciences. 

L’hydrogène est un vecteur d’énergie – stockage – mais pas une source d’énergie, car il faut le produire à partir d’eau ou d’hydrocarbures, ce qui nécessite une dépense d’énergie initiale. Il est utilisé pour le raffinage des produits pétroliers, carburants et biocarburants. C’est également une matière de base pour la production d’ammoniac (engrais) et de méthanol.

Produire de l'hydrogène n'est pas nouveau. En 2019, environ 70 millions de tonnes ont été produites dans le monde, dont près d’un million de tonnes utilisées en France, pour des usages industriels. Cependant, cet hydrogène est pour l'instant produit en très large majorité à partir de sources d'énergies fossiles ou de bois.

Il existe différentes manière de produire de l'hydrogène. En fonction de la méthode utilisée dans sa production, on peut le baptiser ainsi : 

- Hydrogène gris : C'est l'hydrogène produit actuellement. La conversion du gaz naturel en hydrogène génère du CO2 ; l'hydrogène obtenu de cette façon est donc qualifié de « gris ».

- Hydrogène bleu : Il est obtenu lorsque le CO2 émis est capté puis réutilisé ou stocké. 

- Hydrogène vert : C'est cet hydrogène dit "décarboné" qui intéresse particulièrement les chercheurs, les industriels et nos gouvernants. Il est produit à partir d'énergies renouvelables. L'électricité produite par des éoliennes ou des panneaux solaires est transformée, avec de l'eau, par un processus d'électrolyse. C'est ce procédé qui permet de séparer les atomes d’oxygène et d’hydrogènes des molécules d’eau, par l’intermédiaire d’un courant électrique. Dans ce cas, aucun gaz à effet de serre n'est alors émis. Une autre façon d’y arriver est de produire de l’hydrogène toujours par électrolyse de l’eau, mais en utilisant de l’électricité de source nucléaire.

"Aujourd'hui, 95 % de l'hydrogène est produit à partir d’hydrocarbures (pétrole, gaz naturel et charbon), solution la moins coûteuse. Cependant, ce processus est émetteur de CO2, gaz à effet de serre. Les industriels envisagent de plus en plus de produire l’hydrogène via l’électrolyse en recourant à des énergies décarbonées. L’enjeu reste toutefois le coût de ce mode de production bien plus onéreux à ce jour que celui du reformage" détaille Guy Maisonnier, ingénieur économiste à l'IFPEN.

► Combien ça coûte ?

Le coût du procédé de production décarboné, pour produire de l'hydrogène vert, est très élevé, et son utilisation par le grand public nécessite la mise en œuvre d’importants investissements. 

"Son stockage en grande quantité est difficile du fait de sa faible densité et nécessite une grande quantité d’énergie pour sa compression (bouteilles de gaz haute pression), sa liquéfaction ou pour son stockage de manière solide (hydrures métalliques). L’hydrogène est un gaz inflammable et nécessite des précautions lors de son stockage et de son utilisation" prévient H2SYS, entreprise spécialisée dans la conception de générateurs électriques à hydrogène, installée à Belfort (90). 

La production d'hydrogène vert avec un électrolyseur coûte aujourd'hui jusqu'à 5 euros le kilo, selon la Commission européenne, contre 2,50 euros pour l'hydrogène « bleu » (avec capture du carbone) et seulement 1,50 euro pour l'hydrogène « gris » (produit à partir de gaz naturel).

► Pourquoi tout le monde en parle ?

Ce mardi, la ministre de la Transition écologique Barbara Pompili, le ministre de l'Économie Bruno Le Maire et la ministre déléguée chargée de l'Industrie Agnès Pannier-Runacher ont présenté la stratégie que le gouvernement entend mettre en œuvre pour faire de la France l'un des leaders dans le domaine de "l'hydrogène propre" donc "vert". Dans un communiqué, le gouvernement se fixe pour objectif d'atteindre 6,5 GW de capacité de production d'hydrogène décarboné par électrolyse d'ici à 2030. 

La deuxième priorité sera de développer une offre de mobilités lourdes, c’est-à-dire pour des camions, des trains en zone non-électrifiée, voire l’avion. "Il faut qu’en 2035 nous ayons réussi à avoir un avion […] neutre en carbone, et l’hydrogène est probablement l’option la plus prometteuse", a indiqué M. Le Maire.

La France a une carte à jouer dans cette filière car depuis les années 90, le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), a beaucoup travaillé sur l'hydrogène. 

Depuis quinze ans, des recherches sont également en cours sur le véhicule électrique à pile à combustible à hydrogène. Florence Lambert, directrice du Laboratoire des innovations pour les technologies de l’énergie (Liten) au CEA explique d'ailleurs à nos confrères de France Inter : "Les véhicules légers sont le premier marché, la voiture en particulier. En deuxième, c'est le marché de l'énergie. Car pour l'hydrogène, on aura besoin de stocker et de transporter, comme pour d'autres énergies. Quant aux lieux, je pense que là où il n'y a pas de maillage électrique suffisant, le transport d'hydrogène peut intéresser. Je pense à des pays émergents - comme le Maroc - qui pourront s'appuyer sur le solaire pour produire l'hydrogène, mais aussi en France, dans les territoires ruraux. On peut imaginer des fermes de demain qui vont traiter de la biomasse et/ou produire de l'hydrogène."

L'hydrogène peut être stocké en grandes quantités (en savoir plus sur le stockage), ce qui n'est pas encore le cas de l'électricité. L'hydrogène vert peut ensuite être reconverti en électricité, permettant ainsi de développer les énergies renouvelables. 

"L’hydrogène est aussi une autre façon de faire de la mobilité électrique et pourrait ainsi aider à décarboner les transports, secteur qui représente tout de même plus 30 % de nos émissions de CO2 en France" précise François Kalaydjian, de l’IFP Energies nouvelles, à « 20 Minutes ». 

Ce secteur, s'il se développait en France, représente enfin un gros potentiel de création d'emplois, dans un contexte économique très compliqué, notamment en raison de la crise liée au coronavirus. L’objectif est de générer entre 50 000 et 150 000 emplois directs et indirects en France.

► Et la Franche-Comté dans tout ça ?

L’expertise Hydrogène de la Bourgogne-Franche-Comté, labellisée Territoire Hydrogène par le Ministère de l’Environnement, a été récemment mise à l’honneur dans un article paru dans l’Usine Nouvelle en février 2019. 

Comme on vous l'expliquait un peu plus haut, certaines entreprises franc-comtoises ont fait de la recherche sur l'hydrogène leur spécialité. C'est le cas de H2SYS à Belfort, mais aussi de MAHYTEC, distributeur d’électrolyseurs, à Dole, dans le Jura. H2SYS a notamment créé un groupe électrogène à hydrogène pour produire de l'électricité partout, sans bruit gênant ni dégagement de CO2. MAHYTEC s'est quant à elle spécialisée dans le stockage de l'hydrogène. 

La Franche-Comté est une terre d'industrie. À Bavans, la société Faurecia travaille depuis 2016 sur la technologie de pile à combustible et sur l'hydrogène.

"Depuis 2016, la Région Bourgogne-Franche-Comté a mobilisé 12 millions d’euros ; un investissement massif qui permettra notamment l’ouverture, par l’équipementier automobile Faurecia, d’un centre mondial de recherche et développement sur les réservoirs à hydrogène à Bavans (25) ou la création de l’Institut national du stockage de l’hydrogène dans le nord Franche-Comté. La Région a également financé à Saint-Florentin (89) le premier projet en France visant à doubler la production des sites de méthanisation (la valorisation de déchets en énergie) grâce à l’hydrogène" précise Marie-Guite Dufay, président de notre région. 

Et d'ajouter : "La Région va consacrer 50 millions d’euros à l’achat de trains à propulsion mixte hydrogène/électricité."

Le conseil régional de Bourgogne-Franche-Comté fait de l'hydrogène un axe majeur de développement. Plusieurs projets sont en cours.

On peut citer ISTHY, la plateforme nationale de stockage de l’Hydrogène. Porté par le Grand Dole, ce projet réunit des industriels, des agences et des organismes oeuvrant dans le domaine de l’hydrogène. Il a pour objectif de devenir LE centre français d’homologation et de requalification des systèmes de stockage et d’être le centre de formation et de R&D permettant d’anticiper les évolutions technologiques.

On peut également citer HYBAN, un banc de test grande puissance. Porté par l’Aire Urbaine Belfort-Montbéliard, ce projet va lancer un banc de test industriel de Pile à Combustible de type PEMFC et HT PEMFC, de grande puissance (100 – 120 kWe) indispensable pour la mise sur le marché de véhicules « full fuel cell power ». Ce banc de test  viendra compléter les équipements de la plateforme Pile à Combustible de Belfort.