Pourquoi l’hydrogène “vert” est loin, très loin, d’être la panacée pour la transition énergétique

Depuis quelque temps, en particulier à l’occasion de la COP26, on assiste à une surenchère concernant l’hydrogène que certain(e)s considèrent comme le Saint Graal de la transition énergétique. Or, quand on se penche un peu sérieusement sur le sujet, on se rend compte que c’est loin, très loin d’être le cas, en tout cas dans les 20-30 ans à venir

Lettre ouverte aux décideurs politiques (et autres)

Je profite de la COP26 pour rappeler, aux inconditionnel(le)s de l’hydrogène (et aux autres), quelques ordres de grandeur (ne pas venir ergoter à la marge) résultant des lois de la physique et de la chimie (et que la technique ne risque pas de bouleverser). L’hydrogène “vert” est/sera(it) l’hydrogène produit grâce aux énergies dites renouvelables (cela dit sauf à applique le principe de base de la relativité E=M c², toute énergie consommée est ‘perdue’ et ne revient pas), plus spécialement par électrolyse de l’eau.

L’hydrogène vert est loin d’être la LA solution

Premier aspect dont ne parlent jamais les aficionados de l’H2 vert : pour effectuer cette électrolyse, l’eau doit être d’une (très) grande pureté, on ne peut pas “simplement” utiliser de l’eau de distribution ; première contrainte et non des moindres.

L’hydrogène est l’élément, de loin, le plus répandu dans l’Univers mais, sur Terre, il est très très rare à l’état pur, il se trouve lié à d’autres éléments tels l’oxygène (pour former l’eau, H2O), ou au carbone (pour former, entre autres, le méthane CH4), …

Pour produire de l’H2 pur, il faut donc briser une ou plusieurs liaisons chimiques dont l’énergie est une donnée fixe, indépendante de la technique utilisée pour la briser. C’est ainsi que pour séparer l’H2 et l’O de l’eau, il faut plus de 50 kWh d’énergie pour produire 1 seul kg d’H2. Mais l’H2 est un gaz particulièrement léger, ce qui signifie qu’1 kg d’H2 occupe un volume énorme (de l’ordre de 11 m³/kg dans des conditions normales de température et de pression), pour pouvoir le stocker et le transporter, il faut donc le comprimer très fort (plusieurs centaines de bars) ou le refroidir suffisamment (de l’ordre de -250 °C), ce qui, de nouveau, nécessite pas mal d’anergie, un peu plus de 10 kWh par kg d’H2.

Si nous faisons un calcul élémentaire, pour disposer d’1kg d’H2 exploitable (comprimé ou liquéfié), il faut donc dépenser plus de 60 kWh d’énergie “verte”, ce qui, en soit n’est pas très rentable, sachant que le contenu énergétique d’1kg d’H2 est de 33 kWh (mais cette énergie doit encore être transformée en électricité ou en chaleur, avec un rendement <1, le bilan de bout en bout sera encore plus faible!).

Prenons un exemple concret, la (future?) conversion à l’H2 du parc automobile belge.  Actuellement, en Belgique, les voitures parcourent un peu moins de 80 MILLIARDS de km par an. Sachant qu’une voiture moyenne consomme de l’ordre d’1kg H2/100 km, cela signifie que l’hydrogénation de l’ensemble du parc automobile belge – toutes choses égales par ailleurs – nécessiterait donc pas moins de 800 000 tonnes d’H2 par an (actuellement la France en produit 1 Mio de tonnes par an, à 95 % à partir de combustibles fossiles).

Si on tient compte de l’énergie calculée plus haut, cela signifie que, pour disposer de ces 800 000 tonnes d’H2, il faudrait, en amont, produire pas moins de … 48 TWh d’énergie (électricité) “verte” ! Ces 48 TWh annuels représentent l’équivalent de 60 % de la consommation électrique annuelle en Belgique … Cette quantité d’énergie viendrait, très largement, s’ajouter à la consommation actuelle qui, en plus, va continuer à croître suite aux restrictions en matière de chauffage, …

Que représentent 48 TWh en termes de sources d’énergie ?

– cela représente, à peu de choses près, à la capacité de production annuelle de l’ensemble du parc nucléaire belge (les 7 réacteurs)
– si on prend un facteur de charge de 25 % (assez optimiste) pour l’éolien terrestre, cela représente une P installée de 23 GW (4600 éoliennes de 5 MW ou un peu moins de 8000 éoliennes de 3MW)
– si on prend un facteur de charge de 40 % (assez réaliste) pour l’éolien off-shore, cela représente une P installée de 13,7 GW (2750 éoliennes de 5 MW, 1370 de 10 MW)
– quant au photovoltaïque, si on prend des chiffres moyens (en Belgique) d’un rendement de 20 % et d’une production annuelle d’1 MWh par kWc (P maximale des panneaux soit 5 m² avec un rendement de 20%), cela représente 48 000 000 kWc ou 240 000 000 m² (soit 240 km²) de panneaux PV.

Et les chiffres mentionnés dans cet exemple ne comprennent pas les camions, bus/cars, engins de chantier, engins agricoles ou trains régionaux sur lignes non électrifiées, …
Les chiffres ci-dessus ne se réfèrent qu’à l’aspect purement énergétique de cette ‘solution’ mais il faudra(it) y ajouter les aspects financiers, de besoins en matériaux (venant souvent de très loin) pour fabriquer/construire ces éoliennes, ces panneaux PV, le renforcement des réseaux de transport (et de distribution) d’électricité, …

Alors que la Belgique semble se diriger vers un arrêt complet et définitif du nucléaire, que les capacités de production d’électricité actuellement disponibles et envisageables à court/moyen terme, suffiront à peine (voire seront insuffisantes) pour couvrir les besoins existants, comment peut-on envisager une telle transition ?

 

Michel LENOIR