Ici, sur terre, l’eau, les plantes, les animaux et, bien sûr, les êtres humains contiennent un grand nombre d’atomes d’hydrogène. Mais s’il est présent dans presque toutes les molécules des êtres vivants, il est très rare sous forme de gaz – moins d’une partie par million en volume.
Hydrogène peut être produit à partir de diverses ressources, comme le gaz naturel, l’énergie nucléaire, biogaz et énergie renouvelable comme le solaire et l’éolien. Le défi consiste à exploiter l’hydrogène en tant que gaz à grande échelle pour alimenter nos foyers et nos entreprises.
Pourquoi l’hydrogène est-il important en tant que future source d’énergie propre ?
Un combustible est un produit chimique qui peut être « brûlé » pour fournir de l’énergie utile. La combustion signifie normalement que les liaisons chimiques entre les éléments du combustible sont rompues et que les éléments se combinent chimiquement avec l’oxygène (souvent de l’air).
Depuis de nombreuses années, nous utilisons le gaz naturel pour chauffer nos maisons et nos entreprises, ainsi que les centrales électriques pour produire de l’électricité. Au Royaume-Uni, 85 % des foyers et 40 % de l’électricité du pays sont actuellement alimentés au gaz. Aux États-Unis, 47 % des foyers utilisent le gaz naturel et 36 % l’électricité.1.
Le méthane est le principal constituant du « gaz naturel » provenant des gisements de pétrole et de gaz. Nous avons continué à utiliser le gaz naturel parce qu’il s’agit d’une ressource facilement disponible, qu’il est rentable et qu’il constitue une alternative plus propre au charbon – le combustible fossile le plus sale sur lequel nous avons toujours compté pour le chauffage et la production d’électricité.
Lorsque le gaz naturel est brûlé, il fournit de l’énergie thermique. Mais un produit résiduel, à côté de l’eau, est le dioxyde de carbone, qui, lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère, contribue à au changement climatique. Lorsque nous brûlons de l’hydrogène, le seul produit résiduel est la vapeur d’eau.
Quelle est la différence entre l’hydrogène bleu et l’hydrogène vert ?
L’hydrogène bleu est produit à partir de sources d’énergie non renouvelables, en utilisant l’une des deux principales méthodes. Le reformage du méthane à la vapeur est la méthode la plus courante pour produire de l’hydrogène en vrac et représente la majeure partie de la production mondiale. Cette méthode utilise un reformeur, qui fait réagir de la vapeur à une température et une pression élevées avec du méthane et un catalyseur au nickel pour former de l’hydrogène et du monoxyde de carbone.
Une autre méthode, le reformage autothermique, utilise de l’oxygène et du dioxyde de carbone ou de la vapeur pour réagir avec le méthane et former de l’hydrogène. L’inconvénient de ces deux méthodes est qu’elles produisent du carbone comme sous-produit. capture et stockage du carbone (CSC) est essentiel pour piéger et stocker ce carbone.
L’hydrogène vert est produit en utilisant l’électricité pour alimenter un électrolyseur qui sépare l’hydrogène des molécules d’eau. Ce processus produit de l’hydrogène pur, sans sous-produits nocifs. Un avantage supplémentaire est que, comme cette méthode utilise l’électricité, elle offre également la possibilité de détourner tout excédent d’électricité – qui est difficile à stocker (comme l’excédent d’énergie éolienne) – vers l’électrolyse, en l’utilisant pour créer de l’hydrogène gazeux qui peut être stocké pour les besoins énergétiques futurs.
Pour en savoir plus sur le spectre des couleurs de l’hydrogène
L’hydrogène est-il déjà utilisé comme carburant ?
Oui. Il y a déjà voitures qui fonctionnent avec des piles à hydrogène. Au Japon, il existe 96 stations publiques de ravitaillement en hydrogène, qui permettent de faire le plein comme avec de l’essence ou du diesel et dans les mêmes délais qu’une voiture à carburant traditionnel. L’Allemagne compte 80 de ces stations à hydrogène et les États-Unis arrivent en troisième position avec 42 stations.
L’hydrogène est également une option intéressante de carburant léger pour le transport routier, aérien et maritime. La société internationale de livraison DHL dispose déjà d’une flotte de 100 « camionnettes H2 », capables de parcourir 500 km sans ravitaillement.
Quels sont les freins potentiels à l’accélération de l’utilisation de l’hydrogène comme énergie propre ?
Pour que l’hydrogène soit une alternative viable au méthane, il doit être produit à l’échelle, de manière économique, et l’infrastructure actuelle doit être adaptée.
La bonne nouvelle est que l’hydrogène peut être transporté par des gazoducs, ce qui minimise les perturbations et réduit la quantité d’infrastructures coûteuses nécessaires pour construire un nouveau réseau de transport d’hydrogène. Il ne serait pas non plus nécessaire d’opérer un changement de culture dans nos foyers, car les gens sont habitués à utiliser le gaz naturel pour la cuisine et le chauffage, et des équivalents énergétiques de l’hydrogène font leur apparition.
Comment progresser l’hydrogène en tant que carburant vert alternatif ?
Nous nous sommes engagés à atteindre zéro net d’ici 2050, ce qui signifie que nous devons commencer à nous préparer à modifier notre consommation de gaz dans les années à venir. L’hydrogène est l’un des moyens que nous proposons pour y parvenir.
Au Royaume-Uni, l’actuel National Transmission System (NTS) transporte le gaz naturel à travers le pays et les personnes, les entreprises et l’industrie dépendent de notre réseau.
Le NTS est un réseau unique et complexe qui utilise des tuyaux en acier pour transporter le gaz naturel à haute pression. Nous devons comprendre pleinement l’impact que l’exposition à l’hydrogène à haute pression pourrait avoir sur les tuyaux, avant que le réseau puisse être converti. Des tests approfondis et des essais détaillés sont nécessaires pour déterminer les modifications que nous pourrions devoir apporter pour transporter l’hydrogène en toute sécurité.
Sous la bannière HyNTS (Hydrogen in the NTS), nous avons déjà mené plusieurs projets visant à étudier les capacités physiques du réseau de transport d’hydrogène. Ces projets n’ont pas seulement examiné l’impact que l’hydrogène pourrait avoir sur nos canalisations, mais aussi sur tous les équipements associés tels que les compresseurs et les vannes, ainsi que les façons dont un réseau d’hydrogène pourrait devoir fonctionner différemment à l’avenir.
Aux États-Unis, l’un des premiers et des plus grands projets d’hydrogène propre – le projet de l’usine de production d’hydrogène – est en cours. Situé à Long Island, a été lancé en 2021. En mélangeant de l’hydrogène vert au système de distribution existant, il contribuera à décarboniser les réseaux de gaz existants et devrait permettre de chauffer environ 800 foyers.
