L’hydrogène : énergie de tous les fantasmes…

L’hydrogène est régulièrement cité comme une énergie d’avenir, une énergie propre, une énergie qui ne produit que de l’eau…

1 – Les raisons à l’origine de tant de fantasmes

À l’état naturel, l’hydrogène est un gaz incolore et inodore. Aucun risque de pollution visqueuse sur les plages. Pas d’odeurs nauséabondes à la sortie des pots d’échappement. Pas de traces noires sur les monuments… L’hydrogène à tous les arguments d’une énergie propre.

En outre, il contient trois fois plus d’énergie que les hydrocarbures à masse égale… De quoi faire rêver bien des décideurs.

2 – Le revers de la médaille

Bien qu’identifié dans la seconde moitié du dix-huitième siècle (il y a quelques deux cent cinquante ans), il fait toujours figure d’un gaz d’avenir, c’est que cette rose a de grandes épines…

C’est le gaz le plus léger. Il a été utilisé au début du siècle dernier dans les dirigeables, comme le Zeppelin. Quatorze fois plus léger que l’air à l’état gazeux et quatorze fois plus léger que l’eau à l’état liquide, sa faible densité rend son stockage encombrant. Il contient ainsi cinq fois moins d’énergie que le gasoil à volume égal…

Si l’hydrogène représente les trois quarts de la masse de l’univers, il est concentré à 99,999999999 % dans les étoiles. Sur Terre, il ne représente que 0,000003 % de la masse de l’atmosphère. On le trouve essentiellement dans des corps composés, comme l’eau et les matières organiques (associé au carbone).

La petite taille de sa molécule lui permet de migrer dans les matériaux par porosité. Cela a deux conséquences : la nécessité d’une étanchéité renforcée et une fragilisation des matériaux à son contact.

C’est en outre un gaz à la combustion détonante, incompatible avec les moteurs actuels. Il ne peut donc se substituer aux hydrocarbures avec un simple kit d’adaptation comme pour le GPL…

Cela rend son utilisation pratique délicate et pas forcément pertinente.

3 – Une énergie « courroie de transmission »

L’hydrogène ne constitue pas une source énergétique sur Terre. Pour l’utiliser, il faut le produire. L’eau représente la plus grande source d’hydrogène. On peut l’obtenir assez facilement par électrolyse. Toutefois, cela consomme plus d’énergie électrique, que la combustion de l’hydrogène n’en produira…

Comme l’électricité, l’hydrogène n’est qu’une sorte de courroie de transmission (voir l’article : Blanchiment d’énergie sale). Le bilan énergétique s’alourdit donc à chaque étape de la chaîne de production. Sa qualification d’énergie propre est à vérifier en remontant la chaîne de sa production…

4 – Gaspillage énergétique

« Il n’y a qu’à faire de l’hydrogène à partir de l’électricité des panneaux photovoltaïques… » Tel est le challenge du bateau expérimental Energy Observer.

Nous voudrions pouvoir applaudir à une telle initiative, mais nous devons nous interroger sur la pertinence d’un tel projet. Analysons la chaîne énergétique proposée :

Nous voyons sur le schéma ci-dessous, que chaque opération s’accompagne d’une perte plus ou moins importante de l’énergie transformée.

Ainsi, la transformation du potentiel chimique d’un combustible (hydrogène comme pétrole) en énergie motrice (mécanique ou électrique) s’accompagne d’environ 75 % de perte en chaleur…

Est-il donc judicieux d’utiliser l’électricité chèrement produite pour former un combustible chimique ? L’on répète alors un processus créateur de pertes d’énergie en cascades…

Le rendement global de la chaîne énergétique utilisant l’hydrogène est de l’ordre de 5 %. C’est-à-dire que ce processus génère 95 % de pertes énergétiques…

Ce rendement est encore pire avec l’utilisation de cellules photovoltaïques comme source primaire d’électricité puisque leur rendement moyen (suivant les technologies) est deux fois inférieur à celui des machines thermiques.

Incidence sur le retour énergétique global

L’argument d’une source primaire renouvelable et propre (rayonnement solaire) est à tempérer par le coût énergétique investi pour la fabrication des cellules photovoltaïques (énergie grise quasi proportionnelle à leur rendement).

Notons que ce rendement varie avec la latitude et la saison de navigation. Il sera optimum sous l’équateur pour se dégrader fortement vers les hautes latitudes.

La chaîne hydrogène (désalinisation – électrolyse – stockage haute pression – pile à combustible) augmente ce passif énergétique, tout en divisant par quatre la production d’énergie utile. Le retour énergétique du système que propose Energy Observer est donc autour d’une quinzaine d’années…

Où est le progrès par rapport à 1984 où ce catamaran, qui s’appelait alors Formule Tag, établissait un record de distance parcourue en 24 heures avec 512,5 miles nautiques (948 km), propulsé par une simple voile ?

5 – Moralité

Les défenseurs des piles à combustible à hydrogène insistent sur le bon rendement de celle-ci par rapport à celui d’un moteur thermique. Ils omettent simplement de dire qu’il ne s’agit que du dernier maillon d’une chaîne de transformations qui accumulent les déperditions. On est dans un discours partisan. Il est dommage pour la planète que des mots sensibles comme « énergie renouvelable », « hautes technologies » ou « transition énergétique » soient de puissants anesthésiants de l’esprit critique des financeurs, pour que tant de millions d’Euros puissent être ainsi investis dans des projets énergétiquement si peu rationnels.

6 – Une voie alternative…

Si l’on tient à utiliser l’hydrogène, autant produire ce combustible directement par cracking de l’eau. Des fours solaires à concentration, tels ceux de Thémis ou d’Odeillo, dans les Pyrénées-Orientales, sont capables d’obtenir les températures élevées nécessaires pour casser la molécule de monoxyde d’hydrogène (H2O) en ses atomes constituants (2H + O).
Non seulement le rendement de cette transformation sera bien meilleur que celui des cellules photovoltaïques (≈ 10 %), mais l’énergie grise nécessaire est bien inférieure…

À cette condition l’hydrogène serait une énergie relais bien plus propre.

Références :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrog%C3%A8ne
https://www.college-de-france.fr/media/jean-marie-tarascon/UPL56760_cours9mars2011.pdf (pages 13, 14 et 4)
http://www.energy-observer.org/#bateau/inside-bateau
http://fr.solarpedia.net/wiki/index.php?title=Temps_de_retour_%C3%A9nerg%C3%A9tique_des_fili%C3%A8res_photovolta%C3%AFques

 

(Climat & Avenir : 21 avril 2018)

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Une réponse à L’hydrogène : énergie de tous les fantasmes…

  1. Erik dit :

    Sans compter que les performances des voiliers ont doublé depuis Formule TAG!
    Avec un tour du monde en 40 jours sans escale réalisé en voilier, aucun bateau à moteur n’est capable de faire aussi bien!

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