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La France investit prudemment dans l’hydrogène vert - un rêve loin de devenir réalité, selon " France stratégie "

jeudi 12 mars 2020, par C3V Maison Citoyenne

Hydrogène décarboné : un rêve loin de devenir réalité, selon France stratégie

France Stratégie n’envisage pas un développement à court terme du vecteur hydrogène. https://www.actu-environnement.com/ae/news/hydrogene-decarbone-france-strategie-electrolyse-pile-combustible-22533.php4
Les experts chargés de conseiller Matignon proposent d’abandonner le financement des projets intégrés au profit de la R&D sur l’électrolyse et les PAC.
Energie | 28 août 2014 | Philippe Collet

bentrussell

L’hydrogène a "une aura exceptionnelle", estime France stratégie, le service d’analyse rattaché au Premier ministre, car "il est perçu comme « propre » et comme pouvant remplacer les hydrocarbures à terme". S’il "fait rêver" depuis le XIXème siècle, force est de constater que "les défis à relever sont nombreux pour que ce gaz puisse pénétrer dans notre quotidien".
D’autant que si des expérimentations sont menées à l’aval de la filière hydrogène (mise au point de véhicules, installation de stations-service ou intégration de solutions de stockage électrique), "la pertinence de telles expérimentations se pose" tant que les électrolyseurs et les piles à combustible (PAC) ne seront pas économiquement matures. Surtout, hors expérimentations et applications de niche, la production d’hydrogène est issue du vaporeformage du méthane, une technique fortement émettrice de CO2. Tant que les procédés de production décarbonée ne seront pas compétitifs, l’hydrogène ne restera qu’"une solution séduisante au plan intellectuel".
Tel est le constat dressé par l’ancien Conseil d’analyse stratégique (CAS), qui formule trois propositions pour l’avenir de la filière, dans une note publiée le 27 août. Il préconise notamment d’abandonner le soutien aux projets d’intégration à l’aval (système complet de stockage électrique ou véhicules à l’hydrogène, par exemple) au profit de la recherche sur les points clés : l’électrolyse et les piles à combustible.
Très cher hydrogène
Parmi les freins, France Stratégie retient surtout son coût de production décarbonée. En effet, il faut avant tout commencer par dépenser de l’énergie pour produire de l’hydrogène, rappelle la note, précisant les principales méthodes disponibles : le vaporeformage du méthane, l’électrolyse alcaline et l’électrolyse à membranes polymères échangeuses d’ions.
Quant aux coûts de production, qui varient selon les scénarios d’investissement et de fonctionnement des unités, ils restent très élevés et non compétitifs, hors marché de niche. S’agissant de l’hydrogène "propre", "même avec un fonctionnement en continu et les hypothèses les plus optimistes – qui ne seront pas atteintes avant de nombreuses années –, le coût de production de l’hydrogène par électrolyse reste environ deux fois plus élevé que le vaporeformage du méthane (3,7 euros par kg contre 1,5 à 2,5 euros par kg)", constate la note, ajoutant qu’"avec de l’électricité provenant de sources intermittentes, ce coût est de trois à huit fois plus élevé (6,1 à 12,2 euros par kg)". Ainsi, aux conditions actuelles, France Stratégie évalue à 500 euros par mégawattheure (MWh) le coût de l’hydrogène produit par une éolienne dédiée à l’électrolyse.

Pour rendre compétitif l’hydrogène décarboné, il faudrait qu’au minimum le prix du gaz quintuple et que le prix de l’électricité reste stable. C’est d’ailleurs pour cette raison que l’industrie privilégie le vaporeformage du méthane, ce qui fait dire à France Stratégie que "le signal annonçant un début de rentabilité de l’hydrogène-énergie pourrait (…) être la substitution de l’électrolyse au vaporeformage du méthane dans l’industrie".

Des projets de stockage hors de toute rentabilité

Malgré ce frein économique, les initiatives en faveur de l’hydrogène fleurissent. Mais, France Stratégie se montre dubitatif, pour ne pas dire très pessimiste, à court et moyen termes.
Ainsi, il est envisagé d’injecter dans le réseau gazier de l’hydrogène (power to gas), produit à partir de l’électricité renouvelable excédentaire. GDF estime pouvoir en stocker 20 à 35 térawattheure (TWh) par an dans son réseau d’ici 2030-2050. Mais compte tenu du coût, cela "n’apparaît pas pertinent à un horizon prévisible", juge France Stratégie.
Quant à la méthanation, c’est-à-dire la conversion de l’hydrogène en méthane pour s’affranchir des limites de stockage des réseaux gaziers, elle "suscite outre-Rhin un intérêt qui interroge", d’autant que le rendement total apparaît très faible, de l’ordre de 25%. Bref, "le stockage d’électricité via l’hydrogène apparaît aujourd’hui hors de toute rentabilité".
Le constat est plus sévère encore pour le power to power, c’est-à-dire la chaîne complète restituant sous forme d’électricité le courant initialement stocké sous forme d’hydrogène. "Les éléments technico-économiques disponibles sur le projet Myrte de production solaire avec stockage à l’aide d’hydrogène révèlent des coûts de production extraordinairement élevés, même pour une expérimentation", déplore la note.
Doubler le prix des carburants classiques

Une faible acceptation sociale
Alors que "l’acceptation sociale de l’hydrogène dépend de la confiance du public en sa sûreté", rappelle France Stratégie, "sur le plan de la sécurité « grand public », les obstacles semblent difficilement surmontables".

En cause ? Les conditions de sécurité appliquées dans l’industrie (à savoir la détection et la suppression des fuites, le suivi de l’obsolescence des matériaux des réservoirs et de la dégradation des jonctions devant supporter 700 bars, et la prévention des mauvaises utilisations) "sont difficilement applicables au grand public". "Quand bien même l’hydrogène serait largement distribué, quelques accidents pourraient retarder ou même mettre en cause l’émergence de la filière", estime la note. L’exemple du gaz de pétrole liquéfié (GPL) a été retenu.

Quant à la mobilité hydrogène, elle "n’a d’avenir que si le coût des PAC diminue drastiquement et si la chaîne de distribution est sécurisée". Selon France Stratégie, cette utilisation repose sur "l’idée récurrente, mais pas encore justifiée par les faits", d’une hausse des prix des carburants. D’ailleurs, depuis 2009, la mobilité hydrogène fait l’objet d’"un engouement notoire", notamment en Californie et au Japon. Mais, le coût des PAC, de l’ordre de 30.000 euros "dans le meilleur des cas" reste prohibitif. Une division par dix de ce coût "est donc le préalable à tout développement significatif de ce type de véhicule", estime la note, qui souligne "la contrainte d’approvisionnement en métaux nobles".

Autre écueil, le stockage qui lui aussi coûte très cher. Pour obtenir une autonomie comparable à celle offerte par le pétrole, il faut installer un réservoir de 150 litres, pesant 100 kg et pressurisé à 700 bars. "Un tel réservoir coûte 2.000 euros, dont 40% environ pour la matrice de fibre de carbone de l’enveloppe", explique la note. Par ailleurs, le coût de l’infrastructure d’approvisionnement serait "extrêmement important". Les 400 stations prévues en Allemagne en 2023 nécessitent un investissement de 350 millions d’euros.
En prenant les hypothèses les plus optimistes, "le coût en hydrogène du km parcouru serait de 13 centimes d’euro (selon Air Liquide, mais en réalité sûrement bien plus) s’il est produit par électrolyse, chiffre qu’il faut comparer aux 3,5 centimes d’euro de gazole (hors taxes) nécessaires pour parcourir la même distance", indique la note. Sur le plan environnemental, "il faudrait affecter un prix de l’ordre du millier d’euros à la tonne de CO2" pour justifier l’investissement. Dit autrement, il faudrait transformer intégralement la fiscalité sur les carburants en taxe carbone, "[ce qui] reviendrait environ à tripler son niveau, soit doubler le prix des carburants".
Vers un abandon des subventions accordées aux prototypes ?

En conséquence, France Stratégie s’interroge sur "la pertinence" des expérimentations en cours. "On peut se demander s’il ne convient pas mieux de consacrer les aides publiques à la R&D sur les électrolyseurs et les PAC plutôt que de subventionner des prototypes sans réelle valeur ajoutée et risquant d’être rapidement frappés d’obsolescence", questionne la note. La réponse est lapidaire : "tant que les essais réalisés en laboratoire ne laissent pas entrevoir une division par au moins un facteur 10 des coûts nécessaires pour assurer la compétitivité de l’électrolyse (…) [les expérimentations en cours] ne devraient pas sortir du domaine de la R&D presque fondamentale".

La question de l’intérêt de la filière se pose d’autant plus que son développement "ne sera pas sans impact sur les autres filières", et en premier lieu celle des hydrocarbures. "Les produits pétroliers supportant des droits d’accises importants, une étude fiscale apparaît nécessaire si la filière hydrogène devait se substituer pour une part significative à celle des hydrocarbures", pointe le document…
La note s’achève donc sur trois recommandations : réserver les aides pour la R&D sur les électrolyseurs et les PAC, évaluer l’impact économique des développements possibles de l’hydrogène en examinant également ses conséquences sur les autres filières et prendre en compte dès le début les enjeux de sûreté et d’acceptabilité.

Hydrogène vert : cliquer sur l’image "des Echos"

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