Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

L’hydrogène
L’hydrogène est aujourd’hui une matière première valorisée pour ses propriétés
chimiques : il est principalement utilisé comme matière de base dans les raffineries de
pétrole, en particulier pour la désulfuration de l’essence et du gazole (près de 44 % de la
consommation), pour la production d’ammoniac (environ 38 %) et dans la fabrication de
produits chimiques comme le méthanol, les amines, l’eau oxygénée, etc.
Du fait de ses propriétés énergétiques intéressantes (contenu énergétique massique élevé,
combustion exempte de gaz à effet de serre et de polluants), il pourrait, utilisé comme
vecteur énergétique, contribuer à l’amélioration de la sécurité énergétique et à la réduction
des émissions de gaz à effet de serre. Les possibilités sont multiples, comme carburant
pour le transport, comme moyen de stockage de l’énergie au niveau des réseaux pour
assurer leur sécurité ou directement dans les bâtiments pour produire de l’énergie.
Cependant, ses applications nécessitent la mise en place d’une filière complète
relativement complexe : production, transport, stockage, distribution, utilisation.
L’hydrogène n’a de sens comme élément de réponse aux enjeux énergétiques que s’il est
produit de manière décarbonée, ce qui fait appel à des techniques aujourd’hui
particulièrement coûteuses. En outre, le recours à ce nouveau vecteur, par exemple dans
le transport, implique la mise en place de nouvelles infrastructures de distribution et de
stockage, ce qui a un coût important.
Ainsi, la valorisation de la capacité énergétique de l’hydrogène est pénalisée, par rapport
aux alternatives existantes, par le coût élevé et les enjeux de sécurité (du stockage en
particulier) associés à la filière complète depuis la production jusqu’à la distribution aux
utilisateurs.
Les objectifs européens « 20/20/20 » et les orientations des lois Grenelle donnent un
cadre à l’horizon 2020 : efficacité énergétique des bâtiments, développement d’énergies
renouvelables, réduction des nuisances, évolution des réseaux énergétiques, dans
lequel le développement de l’hydrogène-énergie peut être défini.
1 L’hydrogène-énergie et les piles à combustible : définitions
L’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire. Il peut être utilisé dans diverses
applications en raison de son fort potentiel énergétique massique (142 MJ/kg contre
55 MJ/kg pour le gaz naturel et 45 MJ/kg pour le pétrole) 1 . Il doit être fabriqué à partir
d’une source d’énergie, transporté, stocké et distribué.
Les piles à combustible sont des convertisseurs électrochimiques, produisant
électricité et chaleur par oxydation d’un carburant liquide ou gazeux (hydrogène, gaz
naturel, méthanol, éthanol, biogaz, GPL, essence, gazole) et réduction d’oxygène.
Leur puissance varie du watt au mégawatt.
(1) Guibet J.-C. (1997), Carburants et moteurs : technologies, énergie, environnement, vol. 2, Publications
de l’Institut français du pétrole, Paris, Éditions Technip.
Centre d’analyse stratégique - 235 - Août 2012
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