Le 12/04/2022 à 12:14, Topinambour a écrit :
Le 12/04/2022 à 12:00, PaulAubrin a écrit :
Le 12/04/2022 à 10:45, Topinambour a écrit :
Le 12/04/2022 à 07:48, PaulAubrin a écrit :
Le 11/04/2022 à 23:45, Topinambour a écrit :
>
Le métier de l'ingénieur, c'est de relever les défis techniques.
>
Le métier de l'ingénieur consiste à faire avec les contraintes matérielles, en partie celles qui résultent des propriétés physiques et chimiques des matériaux. L'hydrogène (H₂) présente des particularités qui rendent sa production et son stockage inefficaces, difficiles, coûteux voire dangereux.
>
Le monde n'est pas blanc et noir dans la vie, et surtout dans le monde technologique.
Voilà, vous avez trouvé : quand on travaille avec la matière, l'idéologie, qui est par nature dogmatique et binaire, conduit à l'échec. Certaines idées paraissent excellentes, puis quand on tente de les mettre en pratique, les particularités apparaissent auxquelles il faut s'adapter. Je vous ai cité les principales particularités qui font que le stockage d'énergie sous forme d'hydrogène est beaucoup plus complexe que les déclarations idéologiques laisseraient supposer.
Vous ne m'apprenez rien.
Mais bon, passons.
Ne passons pas. Renseignez vous et vous verrez que votre vision binaire : l'hydrogène résoudra le problème du stockage énergétique est assez plombée par les propriétés physiques de l'élément en question.
https://www.climato-realistes.fr/lhydrogene-verte-une-fausse-bonne-idee/« En essayant continuellement, on finit par réussir… Donc plus ça rate, plus on a de chances que ça marche. »
Les Shadoks.
Le besoin en hydrogène est en augmentation constante. La demande est aujourd’hui tirée par des besoins industriels tels que la désulfuration des carburants pétroliers (60%), la synthèse de l’ammoniac pour les engrais (25%) et la chimie (10%). Le marché mondial de l’hydrogène industriel est estimé aujourd’hui à 60 millions de tonnes et le marché français à près d’un million de tonnes. Selon le bureau d’études Accenture, l’augmentation de la consommation d’hydrogène au niveau mondial sera de 50% sur la période 2000-2018.
La très grande majorité de l’hydrogène industriel est actuellement produite à partir de ressources fossiles. Les processus les plus utilisés sont le vaporeformage du gaz naturel (41% de la production nationale), l’oxydation partielle des hydrocarbures (40%) enfin la gazéification du charbon (14%). Les 5% restant sont produits par électrolyse, principalement dans l’industrie du chlore. Ces processus sont à l’origine de 1 à 2% du total des émissions françaises de CO2 (source : CEA-DGEC). C’est pourquoi l’hydrogène produit à partir des énergies fossiles est dit « gris ». Et on parle d’hydrogène «bleu» lorsqu’il est fabriqué par des combustibles fossiles en y associant un dispositif de capture et de stockage du CO2.
L’hydrogène peut aussi être produit par électrolyse de l’eau : on injecte de l’électricité qui casse la molécule de l’eau (H₂O) en hydrogène et en oxygène. Le processus entraîne une consommation d’électricité importante : d’où l’idée de réaliser l’électrolyse à partir d’énergies renouvelables : c’est l’hydrogène « vert ».
Dans le cadre de son pacte vert, la Commission européenne a publié le 7 juillet 2020 un document intitulé « une stratégie de l’hydrogène pour une Europe climatiquement neutre » dans lequel elle indique sa feuille de route pour la production d’hydrogène vert :
De 2020 à 2024, « nous soutiendrons l’installation d’une capacité d’au moins 6 gigawatts d’électrolyseurs pour la production d’hydrogène renouvelable dans l’UE, avec l’objectif de produire jusqu’à un million de tonnes d’hydrogène renouvelable » ;
De 2025 à 2030, « l’hydrogène devra faire partie intégrante de notre système énergétique intégré, avec une capacité d’au moins 40 gigawatts d’électrolyseurs pour la production d’hydrogène renouvelable et une production allant jusqu’à dix millions de tonnes d’hydrogène renouvelable dans l’UE » ;
De 2030 à 2050, « les technologies utilisant l’hydrogène renouvelable devraient atteindre leur maturité et être déployées à grande échelle dans tous les secteurs difficiles à décarboner ».
La Commission européenne prévoit que d’ici à 2030, les investissements dans les électrolyseurs pourraient atteindre des sommes allant de 24 à 42 milliards d’euros. En outre, sur la même période, entre 220 et 340 milliards d’euros seraient nécessaires pour développer une capacité́ de production d’énergie solaire et éolienne de 80-120 GW et la connecter directement aux électrolyseurs afin de leur fournir l’électricité nécessaire.
Pourquoi un tel engouement pour l’hydrogène ?
Samuel Furfari, Professeur à l’Université Libre de Bruxelles explique pourquoi dans cet article (l’utopie hydrogène ) : « lorsqu’elle est brûlée [l’hydrogène] ne produit que de la chaleur et de l’eau. Un rêve ! Deuxièmement cet élément est le plus répandu dans la nature. Grâce à son abondance, l’hydrogène annoncerait donc la fin des guerres pétrolières et de la pauvreté énergétique et fournit une solution rapide au stockage de l’électricité, problème vieux de 150 ans ».
Mais, « Hic jacet lepus » (Il y a un lièvre), car pour produire de l’hydrogène vert il faut produire massivement de l’électricité à partir de sources renouvelables (éolien, solaire).
Le défi de la production massive d’électricité bas-carbone pour produire de l’hydrogène vert.
Selon un rapport de 2019 de l’Agence Internationale de l’ Énergie (The Future of Hydrogen), produire par électrolyse l’hydrogène utilisé actuellement dans l’industrie (et pas dans les transports), nécessiterait une production d’électricité de 3 600 TWh par an, soit davantage que la production actuelle de toute l’Union européenne sur une année. Pour étendre l’hydrogène vert à d’autres usages, il faudrait donc produire de l’électricité bas-carbone supplémentaire.
Deplus, comme le soulignent Alessandro Clerici et Samuel Furfari dans cet article, « la grande variabilité et l’intermittence inéluctables des énergies renouvelables ont un impact sur l’électrolyse, car si l’électrolyseur peut en partie faire face à ces fluctuations, l’équilibre de l’ensemble de l’installation complexe (the balance of plant) d’électrolyse présente de sérieuses difficultés dans le fonctionnement souvent ignorées, ce qui impacte également sur l’économie de ce qui est présenté comme une nouvelle solution possible pour faire face aux réductions d’émissions de CO2 ». Ce point avait déjà été souligné par les auteurs dans un article précédent publié dans The European Physical Journal Plus.
Les différentes applications de l’hydrogène
L’hydrogène est un vecteur d’énergie qui permet de produire de l’électricité pour alimenter un moteur (ou tout autre usage électrique) à partir d’une pile à hydrogène. Celle-ci recombine l’hydrogène et l’oxygène de l’air pour reformer la molécule d’eau en produisant du courant électrique.
En dehors des applications industrielles existantes, on peut envisager les utilisations suivantes pour l’hydrogène :
Le stockage de l’énergie ;
Le transport ;
Le chauffage.
Le stockage des énergies renouvelables
En raison de leur caractère intermittent, les énergies solaire et éolienne peuvent produire parfois plus d’électricité que le réseau ne peut en absorber. Utiliser cette électricité excédentaire pour produire de l’hydrogène, puis le reconvertir en courant via une pile à combustible , apparaît comme une des solutions de stockage et de « lissage » de la production électrique renouvelable.
Selon l’étude CEA-DGEC déjà citée, ce besoin de stockage inter saisonnier n’apparaîtrait en France qu’à partir de 2035, année à partir de laquelle la part des énergies renouvelables intermittentes dans le mix électrique atteindrait 60%.
Produire de l’hydrogène à partir d’électricité pour le reconvertir en électricité peut apparaître comme une politique de gribouille. Samuel Furfari, dans l’article précédemment cité remarque : « stocker l’électricité intermittente sous forme d’hydrogène pour ensuite la
e transformer en électricité non intermittente ne restitue même pas 30 % de ce qui avait été accumulé. De plus, vouloir lier cette production à la génération aléatoire de l’électricité d’origine renouvelable conduirait ou bien à ne faire fonctionner les nombreux et coûteux électrolyseurs que quelques semaines par an ou alors à installer trois fois plus d’éoliennes que celles qui sont nécessaires pour produire 100 % d’électricité renouvelable, causant une industrialisation des campagnes plus grande encore ».
La dé-carbonisation du gaz
Selon le rapport CEA-DGEC, « à moyen-long terme il sera possible de décarboner le gaz en injectant de l’hydrogène produit par électrolyse dans les réseaux de gaz naturel ou du méthane de synthèse par combinaison avec du dioxyde de carbone ». Ce n’est plus de la politique de Gribouille c’est les Shaddock ! Samuel Furfari écrit à ce sujet : « pour vendre du gaz qui ne produirait en rien moins de CO2, les Russes de Gazprom promettent d’injecter de l’hydrogène dans le gaz naturel qu’ils vendront à l’UE (l’Allemagne principalement). Cela revient à injecter du Clos Vougeot dans de la piquette pour mieux écouler cette dernière…». D’autre part, « Il est étrange de vouloir brûler [l’hydrogène] comme un banal gaz naturel alors que près de 85 % de l’hydrogène dans le monde est produit à partir de ce même gaz naturel. L’aberration est à son comble : on produirait de l’hydrogène à partir de gaz naturel pour l’utiliser là où on pourrait déjà l’utiliser directement ! …Comprenne qui pourra ! » conclut Samuel Furfari.
Le transport terrestre
Rappelons d’abord que l’hydrogène est un gaz ayant une grande densité énergétique massique et est extrêmement inflammable. Sa manipulation exige des précautions très particulières que seule l’industrie maîtrise.
Une voiture à hydrogène est une voiture électrique qui fabrique sa propre électricité grâce à une pile à combustible utilisant de l’hydrogène. En générant de l’électricité, la pile à combustible agit comme un prolongateur d’autonomie et permet d’espacer les arrêts. Autre avantage, le ravitaillement d’hydrogène ne demande pas plus de temps qu’un plein d’essence.
Mais les inconvénients sont majeurs? Selon l’auto-journal du 10 novembre 2021 :
Le surcoût : une Toyota Mirai ou un Hyundai Nexo coûtent deux fois plus cher que les voitures hybrides rechargeables proposées par les mêmes marques ;
Le rendement global (de la production d’hydrogène jusqu’à la roue) n’est que de 35%.
D’autre part, le déploiement de stations de ravitaillement soulève de grandes difficultés. On dénombre actuellement une trentaine de stations distribuant de l’hydrogène en France. Mais alors, se demande Samuel Furfari, « c’est à nouveau le dilemme de la poule et l’œuf : qui va installer ces stations si on ne vend pas beaucoup de véhicules à hydrogène ? Et qui va acheter des automobiles à hydrogène si elles sont si chères à cause du prix difficilement maîtrisable des piles à combustible »?
L’Institut PIK (Potsdam Institute for Climate Impact Research) a publié le 5 juin 2021 un article (publié dans la revue Nature Climate Change) qui estime que la production de carburants à base d’hydrogène est trop inefficace et coûteuse et leur disponibilité trop incertaine pour remplacer efficacement les combustibles fossiles. Pour la plupart des secteurs, par exemple dans les voitures électriques à batterie ou les pompes à chaleur, l’utilisation directe de l’électricité est plus logique sur le plan économique Une voiture utilisant des carburants à base d’hydrogène nécessite cinq fois plus d’énergie qu’une voiture électrique à batterie. (Lire le résumé de cet article sur le site du PIK).
L’avion à hydrogène
En juin 2021, le gouvernement français annonçait un plan de soutien à l’aéronautique de 15 milliards d’euros, assorti d’une exigence : le lancement d’un avion « vert » à l’hydrogène d’ici 2035. Quelques mois plus tard, Airbus présentait trois concepts d’avion à l’hydrogène présentés comme une option «exceptionnellement prometteuse comme carburant aéronautique propre ». Faut-il y croire ?
Un article publié par le site La révolution énergétique en mars 2021 est éclairant. Eric Dautriat, ancien directeur des lanceurs du CNES, fournit les explications suivantes : un A320 contient 23 tonnes de kérosène et Il suffirait théoriquement de 9 tonnes d’hydrogène pour disposer de la même énergie. Sauf qu’il est impossible d’embarquer l’hydrogène à pression atmosphérique et température ambiantes. Car l’hydrogène occupe un volume huit fois plus important que le kérosène s’il est comprimé, et près de quatre fois s’il est liquide. Il faut rendre l’hydrogène liquide pour augmenter sa densité énergétique et pour cela porter sa température à -253°.
En tout état de cause, Le volume d’hydrogène embarqué est tel qu’il faut redessiner complètement les avions. L’hydrogène liquide à -253°C ne pourrait pas loger dans les ailes comme le kérosène. Les avions de forme classique devront donc être fortement allongés pour loger l’hydrogène dans le fuselage, à l’arrière de la cabine.
Le remplissage des réservoirs d’hydrogène est une autre difficulté. Il faut d’abord liquéfier l’hydrogène, une opération coûteuse et énergivore, puis assurer son transport à l’état liquide jusqu’aux aéroports ce qui n’est pas envisageable en wagons (un 38 tonnes ne transporte que 4 tonnes d’hydrogène liquide). Selon Eric Dautriat « on pourrait livrer l’hydrogène comprimé par pipe-lines, ou le produire par électrolyse et le liquéfier sur place, à l’aéroport. Puis remplir les réservoirs lentement en conservant cette température incroyablement basse, une opération qui devrait se faire à l’écart du public et à l’air libre, car toute fuite en espace clos représente un risque majeur, l’hydrogène étant susceptible d’exploser à de faibles concentrations ».
On l’aura compris, l’avion à hydrogène est une chimère !
Le chauffage des bâtiments
Un document du LETI (London Energy Transformation Initiative ) estime que l’utilisation de l’hydrogène comme moyen de chauffage via le réseau de conduites de gaz préexistant est une solution médiocre. En effet, cette solution nécessiterait une augmentation de 150% de la production d’énergie primaire. Le rapport conclut que la conversion des réseaux de gaz pour qu’ils transportent de l’hydrogène pur est une idée « idiote ».
Une compétitivité de l’hydrogène « vert » obtenue artificiellement grâce à la taxe carbone.
Dans son article publié en juillet 2020 par La Tribune, Samuel Furfari rapporte les estimations de la Commission européenne : le coût de l’hydrogène d’origine fossile ( produit par vaporeformage du gaz) est d’environ 1,5 €/kg et celui de l’hydrogène « vert » se situerait dans la fourchette 2,5 à 5,5 €/kg, la marge d’incertitude étant pour lui « un signal politique ». Le bureau d’études Accenture, dans son rapport « l’hydrogène vert, un atout pour demain » estime de son côté que le coût de production de l’hydrogène vert se situe entre 4 et 6 €/kg en France, soit 2 à 4 fois celui de l’hydrogène « gris » produit à grande échelle (données 2018).
Selon le rapport intitulé « Plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique », rédigé en 2017 par le CEA et la DGEC à la demande du Ministre de la Transition Écologique et Solidaire, « il existe un potentiel de marché accessible dès aujourd’hui, pour de l’hydrogène produit directement sur site par électrolyse, avec à court terme, des niveaux de prix possibles se situant autour de 4-5 €/kg qui serait donc compatibles avec des usages commerciaux existants ». Le rapport estime qu’à terme (2030), sur la base d’une industrialisation forte de ces technologies, l’hydrogène produit par électrolyse peut devenir compétitif par rapport à la production par vaporeformage…« Avec un prix du CO2 à 100€/t, le coût de l’hydrogène produit par vaporeformage serait entre 2,5 et 3,5 €/kg. Un prix de 150 €/t de CO2 amènerait les deux modes de production à un coût de production équivalent ».
Le rapport du CEA-DGEC n’obtient ce résultat que par l’augmentation artificielle du prix du gaz naturel au moyen de la taxe carbone amenant le prix du gaz naturel à doubler d’ici 2030 (sous couvert de la lutte contre le réchauffement climatique).
L’autre levier utilisé par le rapport pour rendre compétitif l’hydrogène est la baisse du prix du MW/h d’électricité verte avec un déploiement massif des technologies solaires et éoliennes qui entraîneront des périodes de surplus d’électricité permettant de réduire le coût de l’hydrogène vert produit.
Samuel Furfari conteste ces évaluations : « Même avec la valeur de mantra revendiquée pour la production d’environ 1 €/kg H₂, d’ici 2050, le coût de l’hydrogène vert équivaudrait à un coût énergétique de 30 €/MWh sur le site de l’électrolyseur. Il convient de le comparer aux 13 €/MWh du marché du gaz de l’UE en 2020. Pour atteindre une valeur de 30 €/MWh, la taxe carbone appliquée au gaz devrait être de 100 €/t de CO2. »
Nous laissons la conclusion à Samuel Furfari :
« L’hydrogène a pour vocation d’être utilisé en chimie et non pas comme combustible. Brûler de l’hydrogène à des fins énergétiques, c’est comme se chauffer en brûlant des sacs Louis Vuitton….Passe encore que l’UE endoctrinée pense à le faire, mais dire avec l’Agence Internationale des Énergies renouvelables (IRENA) que c’est « une opportunité stratégique pour verdir la relance mondiale » est inadmissible pour une institution internationale quand elle sait pertinemment bien que seul 35% des Africains sont connectés au réseau électrique. Et IRENA voudrait produire de l’hydrogène à partir de leur excès d’électricité ! C’est abracadabrant, c’est indigne, c’est éthiquement insupportable. »
(La Tribune – 22 juillet 2020).
…