Dans les années 90, la science a commencé à interférer intensément avec les émissions. D’ici 30 ans, rêvent les politiciens, le bilan énergétique devrait être neutre en CO2. Nous devrons donc chercher encore plus de sources d’énergie alternatives. L’hydrogène peut-il faire partie de la solution dans ce domaine?
Cette demande et la conviction que l’hydrogène peut faire partie de la solution occupe les fabricants depuis des années. Les véhicules alimentés par batterie sont une solution pour les courts trajets dans des environnements densément peuplés et sur des sites fermés; pour les longs trajets et les capacités plus élevées, l’hydrogène pourrait être une initiative réaliste.
L’électrification croissante du chauffage (pompes à chaleur) et de la mobilité (véhicules électriques) conduira inévitablement à ce que plus d’électricité doive produire plus d’énergie et aussi à l’obtenir à partir de sources renouvelables. La numérisation de notre société va également demander beaucoup d’électricité: les centres de données consomment de l’énergie et cela augmente d’année en année.
Et sans tenir compte de ce qui est encore à venir, chaque automne, il y a une panique d’avoir assez de courant pour passer l’hiver. Et chaque année, en tant que pays, nous devons importer de l’électricité. Si, à l’avenir, de grandes quantités de courant iront à l’électromobilité (voitures électriques), nous nous dirigeons vers d’importantes pénuries d’électricité. Les pénuries et les excédents d’électricité sont observés dans toute l’Union européenne aux mêmes périodes de l’année. Il y a de fortes chances que nos pays voisins veuillent d’abord couvrir leurs propres besoins énergétiques avant de vouloir approvisionner notre pays en électricité renouvelable.
Pour atténuer les pénuries et les excédents d’électricité, nous avons besoin d’un système de production d’énergie flexible. Une partie de cela pourrait être la production d’hydrogène à partir de sources renouvelables avec un stockage saisonnier. Notre propre production d’énergie ne suffit pas à couvrir l’électrification totale du chauffage et de la mobilité, même si nous remplissons tout le pays de panneaux solaires et d’éoliennes. De plus, la mesure dans laquelle l’énergie peut être importée sera également déterminante. Enfin, les carburants synthétiques et l’hydrogène n’ont de sens que s’ils sont fabriqués à partir d’énergie renouvelable.
Ce que nous recherchons, ce sont donc des concepts d’entraînement qui combinent les besoins spécifiques de mobilité électrique avec le moins d’émissions de CO2 possible. Les spécialistes du domaine indiquent qu’une mobilité totalement sans CO2 restera certainement un rêve pour les décennies à venir. La production des véhicules à énergie renouvelable seule et les préparations nécessaires provoquent des émissions de CO2. La construction et l’entretien d’installations de production d’électricité sans CO2 entraînent également des émissions de CO2.
L’hydrogène a une teneur en énergie élevée par rapport à sa masse. Cependant, comme sa densité n’est pas très élevée à 0,089882 kg/m3, le contenu énergétique par rapport au volume est très faible. La température d’auto-inflammation de l’hydrogène est de 585 °C et est bien supérieure à celle de l’essence ou du diesel, mais l’hydrogène a une résistance élevée aux chocs. L’hydrogène pour le moteur à hydrogène peut être stocké soit sous forme liquide (-253°C), en étant fortement compressé (300 à 700 bar) ou dans un composé chimique ou physique. Une utilisation directe de l’hydrogène comme carburant pour les véhicules équipés de moteurs à combustion interne est techniquement réalisable. L’efficacité d’un moteur à combustion d’hydrogène est inférieure à celle d’une pile à combustible à hydrogène.
Une pile à combustible convertit un vecteur d’énergie chimique (combustible) en énergie électrique. Le vecteur d’énergie chimique n’est pas – comme pour une batterie – intégré en permanence, mais est – lorsque le véhicule fonctionne – alimenté en continu de l’extérieur. Une pile à combustible est constituée d’électrodes séparées les unes des autres par un électrolyte (leader ionique). L’énergie fournit une réaction de l’oxygène avec le carburant (par exemple l’hydrogène). L’efficacité d’une pile à combustible à hydrogène et de 80%. Celle d’un véhicule avec une pile à hydrogène est de 50% et si la production d’hydrogène. est incluse dans l’efficacité totale, ce n’est que 30%. L’hydrogène peut être ravitaillé en quelques minutes sur de plus grandes distances, contrairement aux batteries qui nécessitent de longs temps de charge. Une pile à combustible fournit le flux de manière uniforme. Pour que les pics de charge soient surmontés, une batterie est nécessaire. Une pile à combustible alimentée en hydrogène ne provoque pas d’émissions de CO2, mais la consommation d’énergie pour l’électrolyse est élevée. La construction d’une station-service à hydrogène coûte également beaucoup d’argent.
L’infrastructure étant actuellement insuffisante, le concept de mobilité à hydrogène ne se développera pas aussi rapidement. Le prix d’achat d’un véhicule à hydrogène par rapport à un véhicule à carburant ordinaire est encore beaucoup trop élevé. En plus grand nombre, les véhicules à pile à hydrogène pourraient être produits à un coût similaire à celui des véhicules électriques. Et même ainsi, ils sont encore plus onéreux qu’un véhicule à carburant conventionnel. Du point de vue de la production, le véhicule électrique peut être vendu beaucoup moins cher que ce n’est le cas actuellement; mais les constructeurs automobiles ne voudront pas y participer.
Les coûts de production de l’hydrogène par électrolyse dépendent de la mesure dans laquelle cet hydrogène sera taxé au moyen des droits d’accise, de la TVA et des coûts de transport de l’électricité sur le réseau. L’hydrogène produit de manière conventionnelle (c’est-à-dire à base de gaz naturel ou d’autres combustibles fossiles) pour une voiture standard sur le marché a actuellement un prix de revient beaucoup trop élevé. Avec les prix fous actuels du carburant, il est difficile de faire un chiffre correct à ce sujet. La consommation aux 100 km est d’environ 0,8 kg. On suppose que l’hydrogène généré de manière conventionnelle deviendra environ 30% moins cher d’ici 2030.
Les scientifiques soulignent que les véhicules électriques à batterie ayant la même autonomie sur l’ensemble de leur cycle de vie n’apportent aucun avantage en termes d’émissions de CO2 par rapport aux véhicules équipés de piles à combustible H2. Seuls les véhicules électriques d’une capacité de batterie inférieure à 50 kW et d’une autonomie pouvant couvrir la ville et l’agglomération présentent un léger avantage en termes d’émissions de CO2 en termes d’émissions de CO2 dans le mix électrique européen actuel (part suffisante d’électricité verte).
Non seulement le développement d’une production pour un approvisionnement suffisant en hydrogène entraîne des coûts élevés, mais pour que cette technologie soit couronnée de succès, un réseau de bornes de recharge bien réparti sur le territoire doit être développé. Cela nécessite des investissements, du temps… et du CO2.
Le développement d’une infrastructure de recharge privée et accessible au public pour les véhicules alimentés par batterie se développe maintenant à un rythme accéléré. Un bon réseau de bornes de recharge rapide, un investissement majeur dans les stations de recharge et l’alimentation électrique est indispensable pour que l’histoire électrique soit sur la bonne voie. Encore une fois: cela demande des investissements, du temps… et du CO2.
Pour les longs trajets et les charges lourdes, les véhicules électriques dotés de la technologie que nous connaissons aujourd’hui ne sont pas une solution. Avec des carburants synthétiques, les véhicules équipés de moteurs à combustion peuvent rouler de manière neutre en CO . Parce que la production de ces carburants nécessite de nombreuses étapes de
conversion, l’efficacité de ces voitures motorisées tombe à environ 13% de l’énergie qui peut être utilisée pour la conduite en elle-même.
L’électrification de la mobilité, y compris la production d’hydrogène et de carburants synthétiques, entraîne un besoin accru d’électricité. La mobilité hydrogène sera à l’avenir en concurrence avec les véhicules à batterie mais aussi avec les véhicules fonctionnant au carburant synthétique. La question de savoir si cela devient économiquement réalisable dépend de l’efficacité totale du concept d’entraînement, qui comprend principalement les coûts de l’infrastructure nécessaire, l’impact des droits d’accise, de la TVA et d’autres taxes.
Les subventions, les allégements fiscaux ou certaines incitations pour un concept d’entraînement particulier ne sont pas les bonnes incitations pour apporter un changement. La pratique l’a prouvé à plusieurs reprises.
Comment fabriquer de l’hydrogène?
La majeure partie de l’hydrogène actuellement disponible est fabriquée de manière énergivore. Un peu plus de 90% de tout l’hydrogène mondial est fabriqué en reformant le gaz naturel ou d’autres combustibles fossiles. Le reste de la production se fait par électrolyse et, dans une moindre mesure, par de nouvelles méthodes expérimentales telles qu’un bioréacteur à algues.
L’hydrogène est-il une alternative?
L’hydrogène peut remplacer le gaz naturel ou le charbon. Il peut être produit par des éoliennes en mer, des panneaux solaires dans les friches ou sur le toit des bâtiments. L’hydrogène peut alors être produit ici quand, par exemple, plus d’électricité est produite qu’il n’y a de demande d’électricité. L’utilisation de l’hydrogène ne provoque pas d’émissions de CO2. Le ‘produit résiduel » est plus propre que propre, c’est de la vapeur d’eau pure.
Comment fonctionne une pile à combustible à hydrogène?
En général, une pile à combustible fonctionne à l’hydrogène, mais elle peut tout aussi bien être alimentée au méthanol. Une pile à combustible est fondamentalement comparable à une batterie, car elle produit de l’électricité par un processus chimique.
Où puis-je faire le plein d’hydrogène en Belgique?
Zaventem, Halle et Wilrijk sont actuellement les trois stations publiques où on peut faire le plein d’hydrogène. En outre, il y a quelques stations-service privées et ils construisent trois stations supplémentaires dans le triangle Gand, Anvers, Bruxelles.
Dans quels procédés industriels l’hydrogène est-il utilisé?
L’hydrogène est utilisé dans les processus industriels depuis des décennies. L’hydrogène est utilisé dans la production d’ammoniac, d’acide chlorhydrique, de méthanol et de graisses et d’huiles insaturées. Il y a donc déjà beaucoup d’expérience dans la production d’hydrogène. L’utilisation de l’hydrogène dans les véhicules n’est pas non plus nouvelle. Il s’agit maintenant de produire l’hydrogène avec des sources d’énergie renouvelables et avec une plus grande efficacité.