Si le secteur de l’énergie était sujet au phénomène de mode, l’hydrogène ferait figure de belle du jour. Alors que le monde, et plus particulièrement l’industrie, travaillent depuis plusieurs années à se débarrasser de sa dépendance aux énergies fossiles dans le cadre de la transition énergétique et de la lutte contre le réchauffement climatique, cette énergie semble même prendre le pas sur le tout-électrique.
FO Métaux n’a attendu personne pour s’emparer du sujet, formulant notamment des propositions dans son Livre blanc sur la filière automobile d’octobre 2020, et insistant à l’Elysée le 26 mai dernier lors de la réunion sur les mesures de relance économique pour que l’Etat mise sur l’hydrogène.
A l’heure où les plans de relance et de soutien à l’industrie connaissent une ampleur inédite, les pouvoirs publics ont également mis le paquet sur un autre dossier, qui pourrait bien toucher par ricochet tous les autres : la mise en place d’une véritable filière hydrogène. La France avait déjà mis 100 millions d’euros « sur le tapis » en juin 2018 pour l’hydrogène. Depuis, elle a plus que doublé la mise. Dans le cadre du plan de relance de la filière automobile et de l’accélération de la transition écologique, le gouvernement a alloué 2 milliards au développement de l’hydrogène pour 2022 et compte monter à 7 milliards d’euros d’ici à 2030. Objectif : rattraper le retard sur le pionnier allemand, qui a investi 9 milliards dans son « plan hydrogène ». Côté chinois, l’affaire a pris d’autres dimensions, avec pas moins de 100 milliards alloués à la maîtrise d’une technologie qui semble prometteuse. Car en plus d’incarner l’atout vert des plans de relance, tant en France qu’en Europe, l’hydrogène fait aujourd’hui l’objet d’une compétition mondiale avec en toile de fond une idée : le pays qui prendra la main sur cette énergie sera aussi le maître des transports dans le monde de demain, avec à la clé un avantage conséquent pour son industrie. En France, le gouvernement espère faire voler un avion à l’hydrogène en 2035, la SNCF mise dessus pour propulser des trains régionaux à partir de 2022, tandis que des taxis, des bus et des prototypes de bateaux apparaissent un peu partout, à grand renfort de subventions publiques.
L'Hydrogène aurait tout pour plaire
Il est vrai que l’hydrogène a de quoi séduire : après avoir brûlé l’H2 pour se chauffer, pour alimenter un moteur à combustion, ou l’avoir converti en électricité dans une pile à combustible (PAC) pour alimenter un moteur électrique, il se recombine avec l’oxygène de l’air pour redonner… de l’eau, et ce sans émissions de particules ou de gaz à effet de serre. Autre point fort : ses remarquables propriétés énergétiques. En effet, chaque kilo d’hydrogène contient 2,2 fois plus d’énergie que le gaz naturel, 2,75 fois plus que l’essence et 3 fois plus que le pétrole. Enfin, la possibilité de le liquéfier offre celle de stocker de l’énergie, en particulier celle des sources d’électricité intermittentes comme l’éolien ou le photovoltaïque.
À mesure que les énergies renouvelables vont monter en puissance, va en effet se poser le problème du stockage de leurs excédents d’électricité, surabondante lors des jours de grand vent ou de soleil au beau fixe, pour une utilisation lors des longues soirées d’hiver où l’électricité verte vient au contraire à manquer. En produisant de l’hydrogène à partir de ces « surplus », il serait donc possible d’alimenter des installations civiles ou industrielles lors des longs mois d’hiver. Non content de concurrencer la batterie dans le domaine du stockage, l’hydrogène lui ferait de l’ombre dans le domaine de la mobilité électrique : une pile à combustible se recharge plus rapidement qu’une batterie et peut offrir une plus grande autonomie. Il fournirait donc une réponse aux défis du transport . Cerise sur le gâteau : s’il est produit à partir d’électricité d’origine renouvelable, il devient un carburant neutre en carbone. «Faire de la France de demain le champion de l’hydrogène décarboné », c’est d’ailleurs l’ambition affichée par la ministre de la Transition écologique, Barbara Pompili, et son homologue de l’Economie, des Finances et de la Relance, Bruno Le Maire, qui a qualifié les objectifs du plan hydrogène de «Stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné en France», lors de sa présentation le 8 septembre dernier. Tout semble donc plaider en faveur de cette énergie du futur, qui pourrait être un atout de taille pour réconcilier industrie et climat.
Simple, propre et écologique, mais aussi renouvelable : pourquoi la solution hydrogène n’a-t-elle pas été envisagée plus tôt ?
Le procédé de la pile à combustible date quand même de 1838 et la première pile a été construite en 1841… A y regarder de plus près, de nombreux obstacles se dressent sur la route de l’hydrogène. Le premier, et de taille, est la nécessité de le produire en grande quantité, son extraction sur le modèle pétrolifère étant impossible pour le moment (l’existence de l’hydrogène naturel et la question de son exploitation font encore débat dans la communauté scientifique). Il faut donc recourir aux deux procédés industriels de production d’hydrogène les plus utilisés aujourd’hui : le vaporeformage et l’électrolyse de l’eau. Le premier permet de produire 95 % de l’hydrogène actuellement consommé chaque année (75 millions de tonnes annuelles, essentiellement utilisées pour le raffinage et la désulfuration du pétrole, ainsi que la production d’engrais). Il fait réagir de l’eau à très haute température avec du gaz naturel pour finir par dégager de l’H2, à partir donc de l’énergie fossile qu’il est censé remplacer. Outre son côté très énergivore, le processus dégage 10 kg de CO2 pour chaque kg d’hydrogène. Bien qu’il soit le procédé actuellement le plus économique, son coût est évalué à 1,5 €/kg (3 fois plus que le gaz naturel), et si cette production pas vraiment verte est soumise à la taxe carbone comme en Europe, la facture s’alourdit.
L’autre option consiste à décomposer l’eau et en extraire le di-hydrogène grâce à un courant électrique : c’est l’électrolyse. L’hydrogène ainsi produit est pour le moment quatre fois plus cher que celui issu du vaporeformage, et il ne suffit pas de brancher l'électrolyseur (comportant des métaux rares que la France ne possède pas) à une éolienne pour s'assurer que le bilan carbone soit neutre ! Sans oublier que, de fait, l'électricité utilisée pour produire de l'hydrogène (quel que soit le raccordement) est de l'électricité en moins dans le réseau afin de répondre à la demande des consommateurs, qui doivent par ailleurs ne pas voir leur besoins en eau mis en concurrence avec ceux de la production d’hydrogène. Pour compléter le tableau, il faut ajouter les besoins en énergie induits par l’électrification progressive du parc automobile, à mettre en parallèle avec une autre réalité : la moitié du parc des centrales nucléaires est promis à la fermeture, pour cause d’obsolescence mais aussi des engagements de le ramener à 50 % de la production électrique, sujet sur lequel notre organisation est en désaccord car il en va de l’indépendance énergétique de la France. C’est, en fin de compte, l’ensemble de la stratégie énergétique tricolore qui pose question. Le stockage hydrogène embarqué tout comme le stockage stationnaire saisonnier s’avérant aussi inefficient que coûteux, une note de l’OPECST (Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques) en février 2019, prévenait que ce type de stockage ne sera utile que quand la France aura dépassé 90-95 % d’énergies renouvelables (EnR) dans son mix électrique… Cela étant, beaucoup reste à explorer pour la production d’hydrogène. Ainsi, de récentes avancées scientifiques pourraient faire du recyclage un acteur majeur de la production d’énergie, et plus particulièrement d’hydrogène, qu’un procédé simple découvert par des chimistes de l’université d’Oxford va, par exemple, permettre d’extraire des déchets plastiques.
Le coût d’un réseau de distribution en question
Une fois produit, il faut entreposer, transporter et distribuer l’hydrogène ; autant d’opérations rendues compliquées par l’extrême légèreté de ce gaz. Il faut soit le liquéfier à très basse température (- 253 °C), soit le comprimer à très haute pression (700 bars) et ces procédés sont, là aussi, très énergivores : sa liquéfaction, par exemple, consomme 10 à 13 kWh d’électricité par kg. Une fois transféré dans le réservoir d’une voiture puis utilisé pour faire fonctionner une PAC, il faut compter une déperdition de 60 % à 70 % de l’électricité utilisée initialement. Viennent ensuite les dangers liés au fait qu’il s’agit de la plus petite des molécules gazeuses. Les risques de fuites sont donc plus importants qu’avec n’importe quel autre gaz, tant il est difficile de rendre complètement étanches les réservoirs et tuyauteries contenant de l’hydrogène, surtout comprimé à très haute pression : il peut s’échapper par des ouvertures microscopiques. Ainsi, les réservoirs des voitures à hydrogène peuvent se vider en quelques semaines, même quand le véhicule est à l’arrêt. En outre l’hydrogène est dix fois plus inflammable que le gaz naturel et peut, lorsqu’il y a fuite sur un réservoir à très haute pression, s’enflammer spontanément, présentant de surcroît une particularité : une flamme incolore… On comprend mieux pourquoi la pompe inaugurée par Air Liquide à Orly fin 2017 a nécessité un investissement de 2 millions d’euros. Le coût d’un réseau de distribution –sujet sur lequel notre Fédération prenait position dans son Livre blanc sur la filière automobile d’octobre 2020– maillant correctement le territoire, sans lequel il sera difficile de vaincre les hésitations des automobilistes, promet d’être vertigineux, même une fois dépassé le stade des onéreux prototypes. Qui le paiera ? Il y a fort à parier que la puissance publique, et donc le contribuable, sera mise à contribution. Nombre d’acteurs du dossier s’accordent d’ailleurs pour considérer qu’afin de développer cette industrie, il faudra d’importantes commandes publiques, synonymes de débouchés, afin de permettre, en théorie, des économies d’échelle favorisant une baisse des coûts de fabrication, et donc un accroissement de la demande privée. Bercy ne dit d’ailleurs pas autre chose quand son ministre explique, au lancement du plan hydrogène, qu’il faut « favoriser un passage rapide à l’échelle industrielle ». Selon cette vision, l’argent public devrait aussi permettre de monter un réseau de distribution et de déployer des stations de recharge, en plus de celles qui seront nécessaires pour les voitures électriques à batterie. On touche là aux limites du modèle de développement de la « société de l’hydrogène », qui fait reposer son avènement essentiellement sur le soutien de l’Etat tout en promettant sans le dire d’en privatiser les bénéfices. Ou comment faire de l’ancien avec du neuf…
L’hydrogène donc, mirage ou miracle ?
Son usage énergétique est actuellement quasi inexistant au niveau mondial. Difficile à manier, conditionner, transporter, stocker… il est donc peu pratique à utiliser et très coûteux à exploiter. Les pouvoirs publics semblent pourtant décidés à changer la donne en mobilisant des sommes conséquentes, sans se poser la question du prix final. En Allemagne, le prix de l’électricité domestique atteint 300 €/MWh malgré les fortes subventions, et dépasse les 300 €/MWh au Danemark. En France, il n’est encore que de 160 €/MWh grâce au nucléaire, mais… en augmentation rapide avec la percée des énergies renouvelables subventionnées. Bruno Le Maire a prévenu les industriels : « L’argent des Français doit être bien utilisé. Nous n’aidons pas pour rien, nous aidons pour qu’il y ait des emplois, des usines, de la relocalisation industrielle. (…) Ce n’est pas un chèque en blanc. » Ce serait plutôt une nécessité pour qu’une civilisation hydrogène ne mette pas plusieurs décennies à sortir de l’ombre. Les consommateurs n’auront pas le choix : il faudra en payer le prix. Au plan industriel, l’hydrogène porte néanmoins la promesse de nombreux emplois : tant dans les équipements de production, stockage et distribution que dans les dispositifs de propulsion par exemple, les volumes de fabrication seront énormes. Pour FO Métaux, la transition vers l’hydrogène devra comporter un impératif : se saisir de l’occasion pour une localisation de cette industrie sur notre territoire.