Analyse des couleurs de l'hydrogène et de leur potentiel de durabilité

La roue des couleurs de l'hydrogène

Couleurs d'hydrogène prometteuses et techniquement accessibles

L'hydrogène vert provient de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne ou solaire, par le biais d'un processus connu sous le nom d'électrolyse de l'eau, dans lequel un électrolyseur sépare les molécules d'eau en oxygène. Ce processus génère entre 0 et 2,5 kg de CO2 par kg de^H211, en fonction de la source d'électricité et de l'efficacité du processus d'électrolyse, ce qui en fait la forme d'hydrogène la plus propre dont nous disposons aujourd'hui. Actuellement, les coûts de l'hydrogène vert sont élevés (3 à 8 dollars par kilogramme de_H2)^,12 ce qui peut expliquer pourquoi il représente moins de 0,1 % de la production mondiale d'hydrogène^.13 Pour changer cela, des installations de production d'hydrogène vert doivent être développées. En Arabie saoudite, le projet NEOM vise à construire la plus grande usine d'hydrogène vert au monde. Ce n'est qu'en développant ces structures que la production d'hydrogène vert deviendra accessible à l'échelle mondiale.

L'hydrogène jaune est également produit par électrolyse de l'eau et utilise l'électricité du réseau électrique général, qui est généralement un mélange de combustibles fossiles, d'énergies renouvelables et de nucléaire. Avec la modernisation des réseaux électriques, l'hydrogène jaune pourrait devenir la forme la moins chère d'hydrogène renouvelable à moyen terme. La Suède est un excellent exemple à suivre : environ 99 % de son bouquet énergétique sera basé sur des sources propres d'ici à 2024.

L'hydrogène violet, rose et rouge peut également être considéré comme une source d'énergie propre, car il n'émet pas de_CO2 lors de sa production. Comme l'hydrogène vert, ils sont issus de l'électrolyse de l'eau mais sont alimentés par l'énergie nucléaire et la chaleur au lieu de sources d'énergie renouvelables. Cela signifie qu'ils n'émettent pas de carbone si la source nucléaire n'émet pas de gaz à effet de serre. Ces couleurs d'hydrogène sont actuellement plus faciles d'accès que l'hydrogène vert, car les installations de production (centrales nucléaires) sont plus fréquentes. Toutefois, le prix de production peut varier considérablement d'une région à l'autre en fonction de l'acceptation politique et publique des centrales nucléaires.

La production d'hydrogène vert de NEOM expliquée

Couleurs d'hydrogène potentiellement propres aux premiers stades de développement

Orange Hydrogen vise à produire de l'hydrogène à partir de déchets plastiques par pyrolyse, catalyse par micro-ondes et photo-reformage. Ces procédés techniques et chimiques décomposent les déchets plastiques en l'absence d'oxygène grâce à l'énergie des micro-ondes et à des catalyseurs activés par la lumière. L'objectif est d'extraire l'hydrogène des matières plastiques pour transformer les déchets en une source d'énergie précieuse. Cette technologie complexe nécessite encore des ajustements et n'est pas encore arrivée à maturité à l'échelle industrielle. La composition du plastique varie beaucoup (polyéthylène ou PVC), ce qui rend difficile l'extraction d'une quantité suffisante d'hydrogène. Les catalyseurs sont un élément essentiel du processus de production, mais ils sont actuellement très coûteux, sujets aux erreurs et non optimisés pour une production à grande échelle.

Turquoise Hydrogen est de l'hydrogène produit à partir de gaz naturel à la suite d'une pyrolyse du méthane. Le gaz naturel est décomposé en hydrogène et en carbone solide à des températures élevées. Le carbone étant solide, il n'est pas libéré dans l'atmosphère mais doit être stocké, ce qui peut entraîner des contraintes logistiques supplémentaires. Le maintien des températures élevées requises pour le processus de production est difficile et consomme actuellement beaucoup d'énergie, en plus d'être coûteux. Comme cet hydrogène nécessite encore du méthane dans sa phase de production, les fuites dans la chaîne d'approvisionnement peuvent compromettre les bénéfices pour le climat. L'hydrogène turquoise aura peut-être besoin d'un peu de temps avant de s'imposer comme une solution propre, mais il pourrait bien devenir une alternative.

Aperçu de la production d'hydrogène turquoise :

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Ce qu'il faut retenir

Le potentiel durable d'une énergie dépend largement du processus de production qui conduit à son existence. Les véhicules électriques sont indéniablement un moyen de réduire nos émissions de gaz à effet de serre, car ils rejettent directement beaucoup moins de carbone que les voitures fonctionnant au gaz naturel. Cependant, pour avoir un impact définitif et positif sur l'environnement, les solutions visant à réduire notre empreinte carbone dans le processus de production doivent être développées davantage. Si la source d'énergie électrique ou les batteries restent à long terme des combustibles fossiles ou d'autres matériaux émettant du carbone, nous ne faisons que dissimuler et retarder nos problèmes, au lieu de trouver des solutions.

Ce même principe s'applique à la poursuite du développement des technologies de l'hydrogène. En 2023, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) a estimé que seulement 1 % ( !) de la production mondiale d'hydrogène pouvait être considérée comme propre. D'ici 2030, les projections de McKinsey indiquent que ce chiffre pourrait atteindre 30 %. Une expansion importante des technologies de production d'hydrogène propre sera d'une importance vitale si l'on veut que l'hydrogène vert devienne une option abordable à l'échelle mondiale.

Heureusement, les technologies permettant de développer la production d'hydrogène propre existent déjà ! La Fondation Solar Impulse a suivi et labellisé des technologies innovantes telles que la solution hydrogène de Ways2H, où les flux de déchets sont convertis en hydrogène propre sans incinération. Ce processus thermochimique produit du gaz de synthèse et laisse comme sous-produit du carbone pur, le charbon. Le charbon est ensuite collecté et utilisé comme combustible avec les gaz résiduels restants afin de générer suffisamment d'énergie pour la conversion thermochimique de la matière première des déchets. Cette technologie a été adoptée par le Royaume-Uni pour convertir les déchets en carburant et alimenter jusqu'à 1 600 bus à pile à combustible par jour. En fournissant de 500 kg à 1 tonne d'hydrogène renouvelable par jour à des poids lourds, des camions ou d'autres véhicules lourds de transport de marchandises, ces véhicules pourront parcourir 11 000 kilomètres !

Le développement des technologies existantes ainsi que l'émergence de solutions alternatives pourraient également ouvrir de nouvelles opportunités d'emploi pour les travailleurs contraints de passer de l'industrie des combustibles fossiles ou du pétrole au domaine des énergies propres, qu'il s'agisse d'un emploi opérationnel ou de la construction d'une installation d'hydrogène électrolytique. Le gouvernement britannique prévoit que sa stratégie en matière d'hydrogène pourrait conduire à la création de 64 000 emplois et générer plus de 7 milliards de livres sterling de valeur ajoutée brute par an d'ici la fin de la décennie.

L'avion à hydrogènede ZeroAvia, le premier vol commercial de passagers sans émissions entre Rotterdam et Londres

Le mot de la fin

Affirmer qu'une technologie a du potentiel est une chose, mais ce n'est qu'en étayant ces paroles par des actions concrètes que l'on peut convaincre les principales parties prenantes d'investir dans une transition vers des solutions à base d'hydrogène. Des projets tels que la solution hydrogène de Ways2H ou Climate Impulse pourraient jouer un rôle clé en prouvant au monde que l'hydrogène pourrait être une voie pleine de nouvelles opportunités, tant du point de vue du respect de l'environnement que de l'amélioration des finances.

Les pionniers sont toujours les premiers à se lancer dans l'aventure, mais leurs actes visent à montrer que ce que l'on croyait impossible au départ peut être réalisé et reproduit à plus grande échelle !