La transition énergétique par le vecteur hydrogène pour réindustrialiser la France

Pour réaliser la transition énergétique plusieurs états dont l’Allemagne misent sur l’hydrogène. Le Japon et la Corée occupent la pole position. Notre gouvernement annonce sa volonté de développer l’hydrogène mais nous attendons que les mesures suivent les déclarations d’intention. A ce jour la France (Hulot) a débloquer 100 millions d’euros pour la filière par rapport à l’Allemagne 9 milliards d’euros. Dans la perspective de son redéploiement industriel la France doit investir massivement sur le vecteur hydrogène vert qui représente une opportunité pour réindustrialiser. Pour stimuler l’activité de la filière en France nous devons concentrer les forces existantes pour créer un effet national fédérateur qui prendra la forme d’une organisation souveraine nationale fédératrice. L’organisation ouverte à tous les acteurs aidera les entreprises du domaine de l’hydrogène a se développer en mettant à leur disposition un réseau de personnalités, professionnels, institutions territoriales, associations pour créer un effet de corps national solidaire. La mutualisation des savoir faire et expériences des métiers de l’hydrogène représente une porte d’ouverture vers le retour à la prospérité économique. Une nouvelle voie de progrès innovante pourrait s’ouvrir avec la création d’un réseau de coopératives généralisées dans les domaines du vecteur hydrogène.

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J’avoue ne pas savoir que penser de l’hydrogène. J’entends un discours très positif, comme ici.
J’entends aussi d’autres discours négatifs. Les points négatifs portent principalement sur le rendement, et la difficulté à stocker/transporter l’hydrogène

  • le rendement serait autour de 35% en power to gaz. Il chuterait à 25% en « power to gaz to power ».
  • la difficulté à stocker/transporter tient au fait que c’est une très petite molécule. Elle a tendance à traverser les parois utilisées pour d’autres transports.
    Total, qui souhaite se développer dans les ENR, n’a pas voulu investir massivement dans la techno à cause du rendement.
    Je ne suis pas spécialiste, mais il me semble que nos publications devraient être étayées si on veut garder notre esprit scientifique non partisan.
    Si des Shifters sont calés là dessus, ça peut être intéressant de faire une synthèse.
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Je commence à me faire une petite idée de la question.

  1. La France produit environ 1 million de tonnes d’hydrogène par an avec des procédés émettant beaucoup de CO2. On a tout intérêt à développer une filière de production d’hydrogène vert par décomposition électrique de l’eau. Mais ça va coûter beaucoup plus cher qu’actuellement et consommer plus d’électricité.
  2. La France produit de l’acier avec des procédés qui émettent beaucoup de CO2 et qui pourraient être remplacés par des procédés vert utilisant l’hydrogène. Besoin de plus de H2 et de plus d’électricité et là aussi, ça va coûter + cher.
  3. La France produit de l’ammoniac et autres dérivés comme le nitrate d’ammonium pour l’agrochimie avec des procédés qui émettent beaucoup de CO2 et qui pourraient être remplacés par des procédés vert utilisant l’hydrogène. Besoin de plus de H2 et de plus d’électricité et là aussi, ça va coûter + cher.

Si on faisait déjà ces transformations, ce serait un grand pas en avant.

Pour ce qui est des véhicules : je suis partagé à cause du très mauvais rendement de la filière power to H2 to power et du risque intrinsèque lié à l’hydrogène.

Le positif, c’est que l’utilisation de H2 éviterait la production de batteries gigantesques dont la chaîne de production n’est pas écologique du tout. (Et en plus doivent être importées, au moins pour les produits de base).

Le négatif, c’est qu’il faudrait produire 3 fois plus d’électricité à cause du mauvais rendement.

Par ailleurs, la faisabilité de la production et l’utilisation de masse de H2 n’est pas validée.
Autant il est acquis que l’on peut fabriquer de petits réservoirs en fibre de carbone pour stocker le H2 à des pressions de l’ordre de 700 bar, autant j’ai plus que des doutes sur la capacité de produire d’énormes réservoirs de stockage tampon qui seront nécessaires. J’habite à Lyon et quand je vois les énormes réservoirs d’hydrocarbures qui jouxtent la raffinerie de Feyzin, je n’imagine pas une seconde des réservoirs équivalents pour stocker le H2.

Pour la distribution, c’est pareil. Autant l’utilisation de l’hydrogène dans des usines chimiques où la sécurité est draconienne ne pose pas de problème, autant la même utilisation dans des stations services ouvertes à tout le monde et gérées par des gens ordinaires me fait frémir.

Si on veut utiliser l’hydrogène pour le transport, je pense qu’il faudrait commencer par le transport fluvial, les bateaux de pêche, la plaisance. Egalement les trains pour les lignes qui ne peuvent pas être électrifiés.

Pour les camions, j’attendrais un peu de voir comment les batteries vont se développer.
Pour les voitures, ça me parait sans intérêt.

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Rendement + cher :
A propos du rendement plus cher nous devons sortir de la finance.
La rentabilité dépend de la finance. En finance, le taux de rendement dégagé par un investissement, un placement ou une opération financière est le rapport entre le revenu obtenu et la mise de fonds initiale. Dans le domaine de l’énergie pour décarboner nous devons découpler la finance de l’énergie.
Extrait de la déclaration de mai 2020 SHIFT PROJECT :
La méthode que nous voulons échafauder s’intéresse à l’économie concrète : pas euros croissance dette mais métiers tonnes joules « pas combien ça coûte mais que fait t-on ? Page 2 (Crise(s), climat : plan de transformation de l’économie française PRÉSENTATION D’UN CHANTIER D’URGENCE MAI 2020).
Concernant les points de stockage et transport : Répartir les unités de production sur tout le territoire.
Concernant le sujet l’Académie des Technologies présente son étude avec la publication d’un rapport disponible sur le lien suivant
https://www.academie-technologies.fr/blog/categories/publications-de-l-academie/posts/l-hydrogene-le-nouvel-eldorado-vert

Je suis entièrement d’accord mais au final, c’est quand même nous qui allons payer.

Ce rapport est creux, ce sont juste des voeux pieux mais rien de concret, rien qui ne contredise mon billet précédent

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Concernant cette problématique des start-up abordent déjà le sujet :

Le principe c’est changer une cartouche, tu connais la machine soda stream pour faire de boisson gazeuse chez soi? et bien l’idée est la même tu remplaces la cartouche vide par une pleine.

En restant dans la mentalité purement cout de notre société actuel, si un prix du carbone est mis ça va rendre l’hydrogène tout autant compétitif au niveau tarif que les méthodes actuels dans la sidérurgie. ça va juste entrainer une inflation des prix des produits de ce secteur et diminuer la marge des industriels.

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Bonjour Philippe,
Je suis d’accord sur la nécessité de décarboner l’hydrogène que nous utilisons déjà chaque année en France dans le cadre de la chimie (environ 900.000 tonnes).
Pour ce qui est de créer une filière hydrogène à destination de la mobilité, je pense que c’est intéressant de faire quelques calculs en termes d’électricité nécessaire, rien que pour décarboner l’H2 produit actuellement chaque année. Et de se poser la question de la façon dont on produit l’électricité correspondante.
Le calcul est assez simple, je recommande (1kg d’H2 contient 33kwh d’énergie).
Bon calcul :slight_smile:

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Hello, au cas où, le sujet a déjà été pas mal traité sur le forum et tu pourras y trouver des documents et éléments intéressants. Je te conseille également de jeter un œil sur le TRE (taux de retour énergétique) qui lie l’énergie au contexte socio-économique.

L’hydrogène étant un vecteur énergétique, la discussion va rapidement porter sur le mix énergétique à mettre en place.

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Hello Arnaud

Je crois que la fiche mobilité ou fret ou industrie automobile du PTEF fait ce calcul

Tape hydrogène dans le moteur de recherche du Shift Project tu trouves vite :wink:

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Il y a aussi le’probleme de ressources naturelles pour les’piles à combustibles à membrane echangeuse de proton PEMFC.

Il faut 0,22g/kW de platine (catalyseur). On peut utiliser du ruthénium mais c’est un poison…

On extrait par an dans le monde environ 200T de platine dont 40% vont dans l’automobile (pot catalytique).

Si on dédie tout le. Platine mondiale aux piles à combustible on peut produire environ 3000000 de Tesla/an (300kW) au regard des 38M de VL rien qu’en en France.

No comment

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La substitution du platine comme catalyseur utilisé dans les PEM fait l’objet de nombreux travaux de recherche. Certains résultats prometteurs tels que ceux présentés par Ballard et Nusshinbo en 2017 sur un alliage à base de carbone conduiront au remplacement du platine.
En mars 2020 des travaux publiés dans la revue ACS Catalysis présentent un catalyseur en nanotubes de carbone, de graphène et de métaux catalytiques, facile à fabriquer et performant destinés aux piles à combustible et électrolyseurs.
Par ailleurs de nouvelles techniques permettent le recyclage de 95 % de ce platine.

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Ne considérer que les véhicules hydrogène dans le calcul est une erreur. Le véhicule H2 est un véhicule électrique dont la recharge de la batterie est réalisée par une pile à combustible. Le véhicule présente ainsi des avantages de véhicules électriques et véhicules thermiques. Il n’ y a pas de raison de remplacer un thermique par un véhicule H2 si les contraintes du véhicules électriques sont suffisantes pour l’utilisation.
La mobilité c’est comme le mix énergétique, il faut un mix en fonction des usages et trouver le bouquet le moins émetteur de C02.

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Si tu veux decarbonner ta société en sécurité, tu passes au power to CH4 comme ça tu réutilise tes bons vieux moteurs, Ça explose pas tout le temps. Pour le produire, tu fais du nucléaire en surgeneration à donf. Le reste c’est du bull shit. Ou c’est à la marge. H2 = le même écran de fumée que les ENRs.

De toute façon, les autres vont le faire et nous on va se planter.

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Dans CH4, il y a C qui donne CO2
sûrement beaucoup moins que l’essence mais quand même.

mdr

En fait, pour le méthane, c’est plus facile à transporter (mais du coup on s’eloigne Du sujet H2)
Ça reste une énergie propre :
CO2 => CH4 => CO2 : pas de création de CO2
Par contre, le rendement reste tout pourri.
Mais je pense qu’il faut bâtir nos raisonnements sur des arguments scientifiques. On reste sinon sur du marketing.

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En effet la qualification de « véhicule hydrogène » peut créer une confusion pour certains. Précisons que pour le véhicule dit « hydrogène » qu’un moteur électrique génère la force mécanique de mouvement du véhicule tout comme le véhicule qualifié « d’électrique ». La différence étant que l’énergie électrique de l’un est produite par une pile à combustible alimenté par de l’hydrogène embarque dans un réservoir et que pour l’autre l’énergie électrique provient d’une batterie embarquée. Notons que sur le véhicule dit « hydrogène » la présence d’une batterie de capacité inférieure que sur le véhicule électrique. Exemple la Toyota Mirai capacité énergétique de la batterie 1,6 kWh et 40 kWh pour la Nissan LEAF.

modèles Toyota Mirai NISSAN LEAF
Catégorie Hydrogène électrique
Puissance moteur 113 kW (154 ch) 110 kW (150 ch)
Puissance PAC 114 kW (155 ch) sans
Type de batteries Ni-Mh litium ion
énergie batterie 1.6 kWh 40 kWh

Dans certaines phases du cycle de fonctionnement la pile à combustible alimente directement le moteur en électricité. Réduire la taille de la batterie réduit les inconvénients issus de sa fabrication et de son utilisation.
La question posée par l’utilisation d’une pile à combustible ou d’une batterie seule concerne le stockage de l’énergie. L’énergie électrique stockée dans batterie seule ou dans un réservoir d’ hydrogène. La question du stockage représente un sujet clé dans la gestion des énergies.
Pour lutter contre le réchauffement climatique par la transition énergétique et se libérer des énergies fossiles les énergies renouvelables se développement avec un inconvénient le stockage de leur énergie produite : l’électricité. Stocker l’électricité soit dans une batterie soit sous la forme d’un gaz tel que l’hydrogène par électrolyse de l’eau. La question du mix énergétique alors intervient pour le choix des sources de production d’énergie dans la gestion de son stockage ou de sa consommation dans le réseau national.
La nature de la source d’énergie consommée par le véhicule n’intervient pas dans ce processus qu’il soit hydrogène ou électrique il consomme de l’électricité en finalité. Dans le choix comparatif interviennent le temps de rechargement, l’autonomie avec un petit plus pour le véhicule « hydrogène ».

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Publication de Janvier 2020 par RTE sur l’ hydrogène: https://assets.rte-france.com/prod/public/2020-07/rapport%20hydrogene.pdf . Je pense qu’il est nécessaire de prendre en compte l’ avis de RTE avant d’envisager de nouvelles applications

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… et prendre en compte qu’un véhicule El - H2 = 70000€ le même type diesel 22000€ , la pilule est dure à avaler

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avec 5 kWh d’ EnR l’ensemble Electrolyse de l’eau + compresseur + Pile à Combustible permet à un véhicule type Zoé de parcourir environ 7 km, les mêmes 5kWh d’ EnR avec Bat Li Ion avec une Zoé permet de parcourir environ 21 km . RTE préconise de diminuer notre conso d’énergie de 40% , pour respecter cette préconisation je pense que la solution qui permet de parcourir le plus de km est à retenir . C’est ce que l’on peut nommer : " le coefficient de retour énergétique soutenable " ( G Multon Docteur en physique )

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Je viens de tomber de mon côté sur un rapport récent de VDE (apparemment un gros cabinet allemand) réalisant une comparaison entre trains électriques / diesel / hydrogène / batterie :
https://www.vde.com/de/presse/klimaneutrale-alternativen-zu-dieseltriebzuegen

D’après le rapport (désolé pour l’allemand), les solutions hydrogène seraient jusqu’à 35% plus chères que les solutions batteries (avec de l’H2 propre). En cause principalement le coût de l’H2, ainsi que le coût des piles à combustible (qu’il faut remplacer 7 fois sur une durée de 30 ans).
Le rapport complet est là :


Ventilation des coûts :
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