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La société de l’hydrogène est encore loin

Par Stéphane Foucart
Article publié le mardi 12 septembre 2006.


Pour les participants à la 16e Conférence mondiale de l’énergie hydrogène, qui s’est tenue du 13 au 16 juin à Lyon, la patience est encore une vertu cardinale. En dépit de l’enthousiasme des chercheurs, des industriels et des financiers impliqués dans le développement de ce nouveau secteur énergétique, l’avènement d’une "société hydrogène" est encore une perspective lointaine.

Pour l’Agence internationale de l’énergie (AIE), l’humanité utilisera ses énergies actuelles en stabilisant progressivement ses émissions de dioxyde de carbone (CO2) jusqu’en 2050. Dévoilant les grandes lignes d’un rapport qui sera remis dans les prochains jours au G8, Claude Mandil, directeur exécutif de l’AIE, a déclaré qu’à compter de 2050 l’hydrogène devra "jouer un rôle crucial" dans l’économie mondiale pour "permettre une réduction progressive des émissions de gaz à effet de serre".

On en est encore loin. L’utilisation de l’hydrogène (H2) dans le secteur des transports demeure anecdotique et suspendu à des programmes subventionnés. Et ce malgré la récente augmentation des prix du pétrole et les inquiétudes croissantes liées aux effets du CO2 sur le climat. Néanmoins, les projets se multiplient. La Commission européenne a annoncé le lancement d’un programme de démonstration visant à mettre en circulation 158 véhicules électriques à pile à combustible - la plupart intégrés à des réseaux de transport public - en Allemagne, en Italie et en France. La Corée du Sud a lancé un programme pour équiper 50 % du parc automobile de telles piles avant 2040. Pour cela, 50 stations "hydrogène" seront installées d’ici à 2012 qui alimenteront 3 200 véhicules individuels et 200 bus.

"Les deux principaux verrous technologiques sont le stockage et la production d’hydrogène", explique Marc Rousset, chercheur au laboratoire Bioénergétique et ingénierie des protéines (CNRS). L’hydrogène, très léger, doit être comprimé à des pressions très importantes pour être stocké en quantités significatives. D’une part, la présence de réservoirs soumis à des pressions comprises entre 350 et 700 bars, dans des véhicules grand public, pose des questions de sécurité. D’autre part, le coût énergétique de la compression est important. L’autre technologie aujourd’hui maîtrisée par les industriels est le stockage cryogénique, lui aussi coûteux, puisque, pour être liquide, la température de l’hydrogène doit être inférieure à environ - 250 °C.

RECOURS AU CHARBON

Comment pallier ces inconvénients ? Un enjeu de la recherche est la découverte de matériaux capables de piéger l’hydrogène dans leur structure et de le libérer sous l’action d’un changement de température ou par immersion dans l’eau. Des solides dotés de ces propriétés, les hydrures de métaux légers, existent. "Les chercheurs travaillent depuis longtemps sur ces composés mais, tout au long de la guerre froide, ces travaux étaient pour une grande part destinés à la conception de propulseurs solides de missiles", dit Bernard Bonnetot, du Laboratoire multimatériaux et interfaces (CNRS et université Lyon-I).

Ces solutions font l’objet de recherches pour leur adaptation aux véhicules. Les premières applications, qui devraient bientôt voir le jour, seront cantonnées à l’alimentation du matériel électronique mobile - téléphone, ordinateurs portables.

Autre obstacle majeur : la production. Si l’hydrogène est l’élément le plus répandu dans l’univers, il n’existe pas sur terre à l’état gazeux. Il faut donc le produire. Les moyens durables de production sont rares : principalement l’éolien, l’hydraulique ou le solaire. Ou encore, pour M. Rousset, l’utilisation du "métabolisme de certaines algues ou de certaines bactéries génétiquement modifiées". Selon lui, "les premières réalisations industrielles pourraient être envisageables vers 2012".

Les premières solutions de production de masse de l’hydrogène seront à l’évidence moins vertueuses. "Le charbon, aujourd’hui abandonné, jouera un rôle aux Etats-Unis et en Chine dans cette production, a déclaré Jeffrey Serfass, président de l’Association américaine de l’hydrogène. De même que les réacteurs nucléaires à haute température, capables de produire directement et à bas coût de l’hydrogène à partir d’eau." La mise en service de ces réacteurs, dits de quatrième génération, ne devrait toutefois pas survenir avant 2030.

Face à ces difficultés, Jeremy Rifkin, président de la Foundation on Economic Trends et auteur de L’Economie hydrogène (La Découverte, 330 p., 21,50 €), prophétise "un changement de régime énergétique" fondé sur un "réseau de production énergétique intelligent et distribué", à l’image des réseaux d’échange de fichiers sur Internet. Un réseau décentralisé dans lequel "chaque foyer, chaque bureau deviendrait une unité de production d’énergie" en plus d’un consommateur.

Stéphane Foucart

LEXIQUE

PILE À COMBUSTIBLE. Elle permet la production d’électricité à partir d’hydrogène et de l’oxygène de l’air. Le seul sous- produit de réaction est l’eau. Le platine, très coûteux, est un des éléments nécessaires au fonctionnement de ce système.

COMBUSTION INTERNE. Certains véhicules à hydrogène fonctionnent sur le même principe que les moteurs thermiques classiques, en remplaçant le combustible par de l’hydrogène, au prix d’une transformation mineure du moteur. Toutefois, des émissions indésirables (CO2, hydrocarbures, CO) sont produites en quantités très faibles.

ELECTROLYSE DE L’EAU. Le passage d’un courant électrique dans l’eau provoque la séparation du liquide en deux gaz : oxygène et hydrogène. C’est la réaction inverse de celle qui permet à une pile à combustible de fonctionner.

REFORMAGE. La technique de production de l’hydrogène la moins coûteuse et la plus utilisée repose sur le gaz naturel. Celui-ci est mélangé à de la vapeur d’eau, ce qui produit du dioxyde de carbone et de l’hydrogène. Des piles à combustibles comportant une unité de reformage


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