Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Des technologies compétitives au service du développement durable
2 Le champ des applications de l’hydrogène-énergie
et des piles à combustible
Applications stationnaires : dans les bâtiments, l’industrie et les réseaux, ces
technologies permettent de stocker l’énergie et d’assurer la fourniture d’électricité et
de chaleur (de la micro-cogénération, kW, à la cogénération de forte puissance, MW).
Elles contribuent au développement des bâtiments et îlots à énergie positive, et à celui
des réseaux électriques intelligents.
Applications mobiles : l’hydrogène peut alimenter des véhicules équipés de moteurs
fonctionnant au gaz. L’hythane® (20 % hydrogène – 80 % GNL) ne nécessite qu’une
adaptation mineure des moteurs. Les piles à combustible peuvent équiper tout
véhicule électrique. L’intégration réservoir/pile à combustible dans un véhicule accroît
l’autonomie et réduit le temps de charge 1 .
Applications de niche ou marchés précoces : les applications de l’hydrogène et des
piles à combustible ont d’abord été démontrées pour des usages de niche
spécifiques. Ces applications, les plus proches de la commercialisation, sont
regroupées sous le terme de « marchés précoces » : engins de manutention ;
véhicules spéciaux pour des usages urbains ou dans des bâtiments ; alimentation de
sites isolés, antennes relais et bases de télécommunication ; groupes de secours pour
des usages critiques ou stratégiques ou, plus largement, en soutien aux réseaux
électriques défaillants ; alimentation d’objets nomades (téléphones, ordinateurs
portables, éclairage portatifs, etc.) par des piles ou µ-piles de faible puissance.
3 Production de l’hydrogène
Si l’hydrogène n’est pas naturellement disponible, il entre dans la composition
chimique de différents corps. On doit produire ce gaz via des procédés qui utilisent
des sources primaires différentes, renouvelables ou non :
−
−
−
le vaporeformage du gaz naturel 2 est le plus employé (90 % de la production
mondiale), avec un rendement de 70-80 %. Il génère du CO 2
, qui peut être capté,
stocké ou valorisé (filière CSCV 3 ). L’hydrogène peut aussi être produit à partir de
biogaz. Cette filière est portée en France par Air Liquide et des PME : N-GHY, Verde
Mobile et Albhyon. Soixante-dix des 250 sites français de production d’hydrogène
par biogaz valorisent déjà ce biogaz (cogénération), produisant en moyenne
157 tH 2
/an et par site (7 000 heures de fonctionnement). L’hydrogène distribué a un
coût de 9 €/kg H 2
;
les procédés thermochimiques de gazéification et de pyrolyse de biomasse solide
produisent un mélange de gaz (CO + H 2
) dont on peut extraire de l’hydrogène ;
l’électrolyse de l’eau est très minoritaire. Ce procédé peut permettre de produire
de l’hydrogène de manière décarbonée, sous réserve d’utiliser de l’électricité
renouvelable, avec un rendement de 50-60 % 4 .
(1) Pour plus de détails, voir le chapitre sur le véhicule particulier (partie Transport).
(2) Dissociation du méthane en présence d’eau et de chaleur pour produire de l’hydrogène.
(3) Captage, stockage, valorisation du CO 2
.
(4) Source : Air Liquide.
Centre d’analyse stratégique - 236 - Août 2012
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