Le gaz vert, une énergie renouvelable d’avenir

D’après la loi sur la transition énergétique pour la croissance verte promulguée en août 2015, 10% du gaz consommé en France devra être d’origine renouvelable d’ici 2030. Dans ce contexte, la production d’énergies renouvelables est en plein essor sur notre territoire, à commencer par le gaz vert (ou biogaz). Découvrons ensemble comment cette filière est-elle produite, utilisée et quels en sont les enjeux et les impacts économiques et écologiques ?

Qu’est-ce que l’hydrogène ?

Le dihydrogène (H2), communément appelé hydrogène, est le composé chimique le plus présent dans l’univers, combiné à d’autres molécules dans l’eau (H2O), dans les hydrocarbures (charbon, pétrole ou gaz) ou encore dans la biomasse.

L’hydrogène a une grande capacité énergétique puisque la combustion d’un kilogramme d’hydrogène libère environ trois fois plus d’énergie que l’essence à volume égal.

Bon à savoir : la consommation française totale d’hydrogène est de l’ordre de 900 000 T par an, en majorité de l’hydrogène carboné, qui engendre environ 9 millions de tonnes de CO2 par an.

Les différents modes de production d’hydrogène

À ce jour, on distingue trois grands procédés de production d’hydrogène :

• le reformage du gaz naturel à la vapeur d’eau (ou vaporeformage),
• la gazéification de la biomasse (en particulier du charbon de bois),
• l’électrolyse de l’eau.

Reformage du gaz naturel par la vapeur d’eau

Le vaporeformage de combustibles fossiles est la technique de production d’hydrogène la plus répandue et la solution la moins coûteuse. Cette réaction chimique brise les molécules d’hydrocarbures avec de la vapeur d’eau, de la chaleur et un catalyseur. On obtient alors un mélange contenant de l’hydrogène et du CO2.

Bon à savoir : il est possible de produire de l’hydrogène bas carbone (dit “bleu”) à partir de combustibles fossiles en associant le vaporeformage à un dispositif de captage, de stockage et de valorisation du CO2.

Gazéification de la biomasse

La gazéification à la vapeur d’eau de la biomasse (notamment du charbon de bois) est une technique de combustion à très haute température (entre 1 200 °C et 1 500 °C) qui permet d’obtenir un gaz de synthèse, constitué de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Après purification du mélange et élimination des polluants, on isole l’hydrogène.

Bon à savoir : cette technique présente un bilan carbone quasi neutre car la quantité de CO2 libérée par la combustion du monoxyde de carbone est équivalente à celle dégagée par la dégradation naturelle de la biomasse.

Électrolyse de l’eau

Enfin, l’hydrogène peut aussi être produit par électrolyse de l’eau. À l’aide d’un électrolyseur et grâce à l’action électrique, la molécule d’eau est séparée en dihydrogène et en dioxygène.

En utilisant de l’électricité d’origine renouvelable (éolienne ou photovoltaïque), on produit un hydrogène 100% renouvelable ou “vert”.

Bon à savoir : aujourd’hui, la production d’hydrogène décarboné est encore peu répandue car bien plus coûteuse que la production d’hydrogène d’origine fossile (représentant 95 % de la production mondiale d’hydrogène). Pour une meilleure compétitivité, il faut notamment pouvoir baisser les coûts des électrolyseurs.

Les multiples utilisations de l’hydrogène

L’intérêt de l’hydrogène réside dans la grande diversité de ses usages :

• Des applications industrielles : raffinage de produits pétroliers, carburants et biocarburants ; fabrication d’ammoniac et autres produits chimiques comme le méthanol ; etc.
• Le stockage d’énergies renouvelables : vecteur d’intégration énergétique, l’hydrogène répond à la problématique de la variabilité des énergies renouvelables en offrant une solution de stockage et de flexibilité.
• Un carburant : l’hydrogène vert peut être associé à une pile à combustible pour alimenter un véhicule électrique ou hybride ou en appoint dans un moteur thermique fonctionnant au gaz ou avec une bicarburation essence / gaz naturel.
• Valorisation dans le secteur gazier : cette utilisation s’opère sous deux formes, soit par injection directe d’hydrogène dans les réseaux gaziers ; soit par injection de méthane de synthèse après méthanisation.

À noter : l’hydrogène prolonge l’autonomie des véhicules électriques jusqu’à 500 kilomètres par recharge. Par ailleurs, la durée de recharge passe de 8 heures pour l’électrique à 5 minutes pour l’hydrogène.

Les enjeux économiques et environnementaux de l’hydrogène renouvelable

Désigné comme solution pour la transition énergétique, l’hydrogène vert suscite une effervescence croissante dans le débat public. On relève trois enjeux majeurs dans l’exploitation de ce vecteur énergétique renouvelable :

• Des enjeux environnementaux : l’hydrogène renouvelable participe à l’objectif de zéro émission de CO2 en 2050 et de décarbonation de l’industrie et des transports.
• Des enjeux économiques : l’hydrogène offre l’opportunité de créer une filière et un écosystème industriels créateurs d’emplois.
• Des enjeux d’indépendance énergétique : l’essor de l’hydrogène peut réduire notre dépendance aux importations d’hydrocarbures, avec comme atout majeur la capacité de le stocker et l’injecter progressivement dans les réseaux en fonction de nos besoins énergétiques.