L’hydrogène-énergie : mythe ou réalité ?

L’avènement de l’hydrogène comme énergie du futur est depuis longtemps le fantasme des chercheurs, qui y voient une énergie efficace, propre et disponible. Ce fantasme serait en passe de devenir réalité avec des innovations qui pallient les problèmes historiques de production et de stockage de ce combustible.

L’hydrogène dans le paysage de la production énergétique

De nos jours, les énergies fossiles représentent encore plus de 80% de la consommation mondiale d’énergie, les transports dépendant notamment à 95% du pétrole. La consommation croissante et les enjeux écologiques nous imposent toujours plus la recherche d’alternatives fiables de remplacement de ces carburants historiques.

Si les travaux de recherche sur l’utilisation de l’hydrogène comme carburant ont débuté il y a fort longtemps (1799 !), les obstacles à franchir ne laissaient envisager en 2008 une utilisation expérimentale de la pile à combustible qu’à partir des années 2030-2050.

Les principaux freins à l’utilisation de l’hydrogène…

Les principales limitations associées à l’usage du dihydrogène consistent en sa production et son stockage. En effet, si le dihydrogène peut être produit de sources multiples (électrolyse de l’eau, production chimique, biologique…), il n’est pas présent seul dans la nature, et 98% de l’hydrogène produit aujourd’hui provient d’hydrocarbures, ce qui n’est ni écologique ni économique !

De plus, l’hydrogène est un gaz, donc difficile à contenir et à transporter, et qui de surcroît présente un risque plus important d’explosion que l’essence lorsqu’il est très compressé, ce qui doit être le cas pour une utilisation nomade.

Pour l’instant, l’énergie nécessaire pour produire le dihydrogène et le comprimer est telle que le système n’est écologique qu’à la condition que l’énergie primaire soit elle-même produite à partir d’énergie renouvelable. L’électrolyse de l’eau, qui semble être le procédé de production le plus prometteur, reste très coûteuse.

…Bientôt levés ?

Cependant, de récentes avancées technologiques nous permettent d’envisager un avenir prometteur, et plus proche que les premières estimations. Des voitures électriques ou hybrides utilisent déjà en 2013 la Pile A Combustible (PAC).

Dans une PAC, l’hydrogène se combine à l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité, et ce en ne rejetant que de l’eau. Son rendement, c’est-à-dire le ratio de la puissance mécanique restituée par rapport à la puissance thermique fournie par le carburant, est généralement de l’ordre de 50%, ce qui est meilleur qu’un moteur à combustion interne (35 à 45%).

Les recherches sur le stockage de l’hydrogène commencent également à porter leur fruit. Des équipes du CNRS ont très récemment mis au point une solution grâce à l’hydrure de magnésium, qui permet de remédier aux risques liés aux hautes pressions, l’hydrogène n’y étant ni comprimé, ni liquéfié.

Pour autant, l’équation énergétique ne penche toujours pas du bon côté : il est aujourd’hui plus économique d’utiliser directement les énergies renouvelables que de produire de l’hydrogène à partir de celle-ci, pour finalement le consommer.

L’hydrogène attend donc toujours la rupture technologique qui permettra d’inverser cette tendance et conforter la conviction de certains énergéticiens qui ont pris le pari de l’économie hydrogène.