« À terme, l'hydrogène sera un maillon essentiel de la transition énergétique »

« L'hydrogène n'aura pas une grande visibilité directe dans notre système énergétique à l'avenir. Les gazoducs du réseau de gaz naturel existant sont d'une utilité limitée pour le transport. Aussi pour le stockage à long terme, le méthanol et le méthane sont de meilleurs vecteurs. » À la parole est prof. Ronnie Belmans, PDG d'EnergyVille. Dans cet article d'opinion, il examine le rôle de l'hydrogène dans notre futur approvisionnement énergétique.

Le vent et le soleil pas toujours disponibles

La décarbonisation (l’élimination du carbone, ndlr.) du système électrique reçoit beaucoup d'attention aujourd'hui. On attend beaucoup des sources d'énergie renouvelables, telles que le vent et le soleil, qui ne sont pas toujours disponibles et sont souvent très dispersées. De plus en plus, les services énergétiques seront fournis à l'utilisateur final sous forme d'électricité. Actuellement, 17,8 % de l'énergie utilisée est électrique.

Afin d'obtenir une image complète de l'impact potentiel de l'hydrogène sur la décarbonisation du système énergétique, il n'est donc pas nécessaire d'examiner si et comment l'hydrogène peut co-exister avec le système électrique. Il est plus important de voir quels services énergétiques ne pourront pas être fournis par l'électricité et dans quels services il existe des opportunités pour l'hydrogène.

Ce qui peut être fait avec l'électricité, doit être fait avec l'électricité

L'hydrogène n'est pas la seule molécule chimique éligible. Nous devons également examiner d'autres molécules que nous pouvons produire à partir de l'électricité verte. La conversion de l'électricité en toute autre forme d'énergie devrait être évitée autant que possible. Les sources renouvelables fournissent de l'électricité, et toute conversion ultérieure entraîne des pertes en quantité et, surtout, en qualité de l'énergie : ce qui peut être fait avec l'électricité doit être fait avec l'électricité.

Chauffage et climatisation avec des pompes à chaleur

Le premier groupe de services énergétiques se trouve dans les bâtiments. Presque tout se fait à l'électricité, sauf le chauffage. À l'avenir, le chauffage et la climatisation seront assurés par des pompes à chaleur, dans les zones urbaines reliées à des réseaux de chaleur, et toujours complétés par un stockage local de chaleur. Les molécules, par exemple, peuvent être nécessaires pour l'alimentation électrique d'urgence dans les hôpitaux.

Transport et industrie alimentés à l'électricité

Le deuxième groupe est celui des transports. Pour le transport individuel de passagers, qu'il s'agisse de vélos de différentes sortes ou de voitures, il n'y a plus besoin de molécules à l'avenir. En remplaçant les moyens de transport à carburant par des systèmes électriques, nous obtenons un rendement beaucoup plus élevé. En outre, il y a d'autres avantages tels que le silence et l'absence d'émissions locales. Pour les transports publics, l'électricité est également l'élément principal, tant sur rail que sur route. Le troisième groupe de services énergétiques est celui de l'industrie.

Stockage stratégique

Cette liste indique clairement qu'en plus du stockage d'énergie pour la soi-disant « Dunkelflaute » (la période d'une à deux semaines où nous sommes sans soleil ni vent en hiver), il y aura de nombreuses autres applications pour les molécules. Une grande partie de l'énergie a déjà été stockée sous forme de réserves stratégiques de pétrole et, dans une moindre mesure mais très significativement, sous forme de stockage de gaz naturel (méthane).

Seulement si tout le système est vert

L'hydrogène peut être produit à partir de l'énergie électrique par électrolyse. Le rendement de cette conversion est de 70 %. Pour passer à d'autres molécules, comme le méthane ou le méthanol, il faut plus d'énergie et de CO₂. L'hydrogène vert n'est produit que si l'ensemble du système électrique est alimenté par de l'électricité verte. Si les centrales électriques alimentées aux combustibles fossiles sont toujours en service, les émissions augmenteront à l'échelle mondiale si une partie de l'électricité verte utilisée pour l'hydrogène est utilisée, parce que cela signifie que d'autres centrales supplémentaires brûlant des hydrocarbures ou du charbon devront tourner.

Le transport coûte trop d'énergie

Le transport des molécules jusqu'au lieu de consommation nécessite beaucoup d'énergie. On peut compter sur une perte de 30 %. Il serait peut-être préférable de passer au méthane ou au méthanol sur place et de le transporter avec virtuellement aucune perte. En premier lieu, il y a trois molécules qui peuvent arriver en Belgique/Europe : l'hydrogène, le méthane et le méthanol. Des chaînes plus longues (éthane ou éthanol et plus) sont également possibles.

Les combustibles liquides sont la meilleure option

L'hydrogène a une très faible densité, également sous forme liquide. La liquéfaction de l'hydrogène n'est pas une option énergétiquement viable. Comme une grande partie de l'espace est occupée sur le moyen de transport, l'hydrogène n'est pas recommandé comme vecteur d'énergie dans les transports. En termes de densité énergétique, le méthanol est le gagnant, sans besoin de refroidissement. Pour le transport par gazoduc, c'est le méthane, principalement en raison de l'importante capacité de transport international en Europe et vers l'Europe. Pour le stockage de grandes quantités d'énergie pendant de longues périodes, les combustibles liquides sont la meilleure option. En raison de la capacité de stockage du méthane qui est déjà disponible, c'est aussi une piste à considérer.

Le méthanol et le méthane sont de meilleurs vecteurs

L'hydrogène n'aura donc pas une grande visibilité directe dans le système énergétique à l'avenir. Pour le transport de l'énergie elle-même, les gazoducs du réseau de gaz naturel existant sont d'une utilité limitée. La densité énergétique est trop faible pour fournir l'énergie par le transport. Aussi pour le stockage à long terme, le méthanol et le méthane sont de meilleurs vecteurs, certainement en raison de l'infrastructure qui existe déjà.

Veiller à ce que les émissions de gaz à effet de serre n'augmentent pas

Néanmoins, il y aura une forte demande d'hydrogène vert comme base de l'électricité verte. D'une part, c'est la base des molécules qui fourniront à terme les services énergétiques qui ne peuvent être fournis par l'électricité. D'autre part, il y a une forte demande industrielle d'hydrogène. Lors de l'utilisation de l'énergie électrique, il faut veiller à ce que l'utilisation de la production d'hydrogène vert n'entraîne pas une augmentation des émissions mondiales de gaz à effet de serre, ce qui devrait être le cas la plupart du temps jusqu'à bien dans les années 2030.