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L’hydrogène bas carbone : une opportunité pour la France et pour l’Europe de l’énergie

Publié le 7 septembre 2022

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Notes ouvertes au débat collaboratif - N°46

La Note de La Fabrique Ecologique « L’hydrogène bas carbone : une opportunité pour la France et pour l’Europe de l’énergie » issue du groupe de travail présidé par Paul Lucchese est désormais disponible en ligne.
L’hydrogène renouvelable et bas carbone font partie de la panoplie des solutions incontournables pour décarboner le système énergétique et plusieurs secteurs industriels. La France a lancé un plan ambitieux, principalement focalisé sur la prochaine décennie, avec des atouts de premier plan au niveau industriel, recherche et innovation et tinté d’un engagement marqué de ses territoires. Cette stratégie n’est toutefois pas exempte d’ ‘angles morts’ qui sont l’objet de cette note. 
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Cette Note est actuellement ouverte à la co-construction citoyenne. Ceci signifie que chacun(e) peut contribuer à son amélioration en faisant des commentaires et surtout en proposant des amendements précis, soit ci-dessous ou par email à l’adresse contact@lafabriqueecologique.fr. À l’issue de cette période collaborative, le groupe de travail qui a rédigé le document initial se réunira une dernière fois pour retenir les amendements jugés pertinents. Leurs auteurs seront dans ce cas sollicités pour que leur nom figure, s’ils le souhaitent, dans la fiche de présentation de la note en tant que contributeur. La version définitive sera ensuite publiée. 

 

Composition du groupe de travail

 

Membres du groupe de travail
  • Paul Lucchese – président du Programme de coopération technologique sur l’hydrogène (Hydrogen TCP) de l’AIE, Agence Internationale de l’Energie et ingénieur au CEA. 
  • Jean-Pierre Ponssarddirecteur scientifique de la chaire Energie et Prospérité, directeur de recherche émérite au CNRS CREST-Ecole Polytechnique 
  • Luc Poyerprésident de McPhy, fondateur et président de France Nouvelles Energies
  •  Gérard Bonhommephysicien des plasmas et professeur émérite à l’Institut Jean Lamour (Université de Lorraine)
  •  Katia Ronzeauassociée ECOSYS Group 
  • Elise Mullerdoctorante travaillant sur le déploiement des écosystèmes territoriaux de l’hydrogène en France 
  • Julie Pinel précédemment chargée de mission senior stratégie hydrogène chez GRDF 
  • David Le Nocdélégué général du Club Power-to-Gas ATEE
  • Nicolas Peugniezadjoint au directeur de la  stratégie et régulation de GRTgaz 
  • Raphaël Quinteauchargé d’études à La Fabrique Ecologique, rapporteur du groupe
Grands témoins
  • Mikaa Meredenseignant à Sciences Po, responsable du comité « Environnement » à l’Ecole de Guerre, ambassadeur de l’hydrogène vert à l’International Association for Hydrogen Energy 
  • Aude Humbert cheffe de projet H2V Industry
  • Corine Dubruel – présidente de Hysilabs 

7 commentaires

Francois HENIMANN

Il y a 1 année(s)

Merci pour cette étude très complète, qui a en particulier le mérite de dépasser le contexte franco-français en mettant l'accent sur les enjeux géoplitiques de l'hydrogène, et corrélativement des enjeux de réindustrialisation (ou de risques de désindustrialisation supplémentaire). La SNBC actuelle, élaborée antérieurement à la crise du covid-19 et qui constitue effectivement un carcan (prévision irréaliste de diminution de 1620 à 930 TWh de la consommation d'énergie finale, incompatible avec tout espoir de réindustrialisation et de croissance économique, même modérée) doit être impérativement refondée comme cela est proposé, en redéfinissant la place de chaque énergie ou vecteur énergétique avec une perspective d'éradication du charbon et de l'essentiel des carburants pétroliers : électricité décarbonée (nucléaire, hydraulique, éolien terrestre et maritime, solaire), hydrogène bas-carbone, biocarburants, biométhane, biomasse, chaleur extraite (geothermie, pompes à chaleur), ... et un solde incompressible de méthane fossile (gaz naturel), car les ressources en biométhane et méthanation seront insuffisantes. S'agissant de l'approvisionnement en hydrogène bas carbone en 2050, le rapport pointe un autre choix implicite de la SNBC qui est irréaliste : passer d'une dépendance énergétique de plus de 60 % à une autarcie à 100 %, avec une production domestique de l'hydrogène bas carbone à 100 %. L'exposé sur les règles de 3 montre bien que les besoins en hydrogène seront à l'horizon de la décarbonation de l'ordre de 4 à 5 Mt/an (et non 1,5 à 3 Mt dans les scénarios de l'ADEME ou de RTE), dont environ 2,5 Mt pour la mobilité et le solde essentiellement pour l'industrie et en complément pour des usages énergétiques (notamment alimentation de secours et des sites isolés en électricité, usage non cité dans le rapport). Même en équipant les vaporeformeurs de méthane existant au niveau industriel (0,5 Mt H2/an de captage du CO2 (sous réserve de compétitivité du procédé avec la hausse du prix du méthane), la production par électrolyse de 4 à 4,5 Mt/an d'hydrogène demanderait de l'ordre de 250 TWh d'électricité supplémentaire en France (40 GW de capacité d'électrolyse) pour ce seul usage, ce qui dépasse probablement les limites du possible et de l'acceptable. Il faudra donc prévoir que la France, pour une part minoritaire mais significative de ses besoins en hydrogène, s'inscrive dans les partenariats géopolitiques inscrits dans la stratégie de l'UE, notamment avec le continent africain et le pourtour méditerranéen. Dernier point pour l'optimisation de la fabrication par électrolyse de l'hydrogène en France : cela passe par une utilisation combinée du nucléaire et de l'éolien, l'obstruction de la commission UE et des allemands contre la reconnaissance du nucléaire pour la production d'hydrogène décarboné doit donc être combattue au niveau politique. Il y a probablement 2 voies principales à développer : - l'électrolyse centralisée à haut rendement avec utilisation de source de chaleur "fatale" (procédé GENVIA), qui peut être développée en synergie avec les réacteurs nucléaires (y compris éventuellement SMR) - l'électrolyse décentralisée au niveau local au niveau des parcs éoliens : avec une capacité d'électrolyseur de 50 % de la capacité du parc (soit n x 6 MW pour un parc éolien terrestre de n x 12 MW), fonctionnant en continu hors heures de pointe (effacement pendant les heures de pointe pour optimiser le système électrique et le coût de l'électricité provenant du réseau), mes calculs montrent que l'on autoconsomme sur place 90 % de la production d'électricité éolienne (ce qui limite fortement les inconvénients de l'intermittence sur le réseau), et que la production d'hydrogène est issue à 50 % du vent, et à 50 % de l'électricité du réseau (massivement nucléaire et hydraulique)

Alain Boudier

Il y a 1 année(s)

Merci d'avoir élaboré une note aussi claire sur ce sujet important pour notre avenir. En particulier, car il s'agit d'un sujet rarement évoqué, j'ai trouvé bien utile le paragraphe sur la mobilité qui explique que la dynamique industrielle de l'hydrogène peut apporter à assez court terme une solution pour la question des trajets longs des véhicules individuels, qui semble un talon d'Achille durable de l'automobile électrique "classique". Une remarque cependant: je trouve regrettable que l'extraction de l'hydrogène par thermolyse à partir de la biomasse ne soit pas mentionnée (sauf dans l'annexe sur la taxonomie par couleurs); il s'agit en effet d'une technologie intéressante notamment parce qu'elle n'est pas adossée à la production d'électricité.

Dominique MATINTIKA

Il y a 1 année(s)

C'est très bien la stratégie globale sur l'hydrogène et la question quand se sera mis en place ? Excellente présentation qui montre un effet positif de l'hydrogène et d'après ce que je découvre c'est déjà planifié voir présenter sous forme de proposition et de stratégie qui peut avoir des bénéfices conséquents sur l'environnements qui est passé jusqu'au gouvernement et l'UE. Pour le coup c'est près en 2050 ou en 2030 comme vous dites vu la guerre entre deux pays je tiens à préciser pour correction Russie Ukraine bien sûr que ça un impact mais est-ce que ça à avoir avec les dits retards. Est ce que cela a été présentée voir soumis dans les commissions et Instances tel que la Commission Européenne ? Si oui sont 'ils au courant du projet d'hydrogène bas carbone. Avec les projets de constructions et notamment de travaux ou d'extension d'eau qui a été proposé par le gouvernement et des entreprises avec des noms. Est ce que cela si des solutions se trouvent , cela peut entre autre montrer des pistes voir indices qui menent à la solution. La recherche , l'innovation sont vraiment l'avenir qui débouche sur des solutions de travail , de propositions je crois que ça met plus qu'en évidence pour le coup

FRANCOIS DEMARCQ

Il y a 1 année(s)

La note met en évidence le lien très étroit entre production d’électricité renouvelable et production d’hydrogène décarboné. L’installation d’un parc très important d’électricité renouvelable à puissance variable (solaire et éolien) aura pour corolaire l’existence de périodes caractérisées par d’importants excès de production électrique (pour que la production en période météorologique défavorable satisfasse peu ou prou les besoins – compte tenu notamment des mesures de flexibilité – il est incontournable de dimensionner très largement le parc de production). Dès lors ces périodes – qui pourraient à terme représenter au minimum plusieurs centaines d’heures par an - se caractériseront par des prix de l’électricité très faibles ou même négatifs (phénomène d’ores et déjà observé assez fréquemment en Allemagne). Une première idée serait donc de profiter de ces variations de disponibilité (et donc de prix) de l’électricité pour stocker cette dernière sous forme d’hydrogène produit lors des périodes d’excédents électriques à très faible coût variable. Cette option n’entraîne aucun ajout de capacité de production électrique du fait de la mise en place d’une filière hydrogène et minimise donc les contraintes environnementales, spatiales et financières correspondantes. Elle reste toutefois limitée par construction. Il semble donc que ce ne soit pas l’optique retenue dans la note, qui évoque des moyens massifs et supplémentaires de production d’électricité destinés à produire de l’hydrogène, en faisant simplement mention de la nécessité d’éviter de produire pendant les périodes de pointe de demande du système électrique. Vous mentionnez également – en le critiquant – un projet de la Commission européenne qui consisterait même à imposer une telle origine (une capacité de production d’électricité supplémentaire et dédiée, affranchie de facto des variations de prix du marché de l’électricité) pour que l’hydrogène soit labellisé comme renouvelable. Il serait dès lors intéressant que la note fasse plus clairement apparaître les termes de ce choix structurant, notamment en comparant les coûts de revient qu’on peut attendre des deux options évoquées ci-dessus et les capacités de production annuelle à en attendre en France ou en Europe. Par ailleurs, si la note conforte globalement l’option prise par le gouvernement d’axer le développement des usages de l’hydrogène dans l’industrie et les transports lourds, en évitant les transports légers qui feront massivement appel à l’électricité sur batteries, elle omet d’expliquer la raison profonde de cette préférence. Celle-ci tient en fait au rendement global de la chaîne de conversion de l’électricité en hydrogène puis de nouveau en électricité : en effet, si le recours à une batterie pour stocker puis déstocker l’électricité a un rendement de l’ordre de 80 à 90 % (à préciser), le passage par l’hydrogène conduit à perdre environ 70 % de l’électricité initiale (le rendement de la chaine électrolyse – compression – stockage – pile à combustible étant d’environ 30 % - ici aussi, à préciser). Au-delà des considérations de coût, il est clair que cette faible performance globale de la chaîne de l'hydrogène pèse fortement sur le besoin de capacités de production d’électricité nécessaires pour rendre le service attendu (avec les risques de blocages liés notamment à la consommation d’espace). La frontière entre transports légers et lourds (donc schématiquement entre batteries et hydrogène) reste d’ailleurs encore floue (les constructeurs de véhicules n’ayant à cet égard pas forcément la même vision des choses). Il serait donc utile d’introduire dans la note des données et une discussion sur le rendement des procédés (au stade industriel plutôt qu’au laboratoire, même s’il faut aussi probablement pousser la recherche et l’innovation sur ce point) et sur la compétition incontournable entre stockage par batteries et passage par le vecteur hydrogène pour les applications qui reviennent in fine à consommer de l’électricité (notamment tout ce qui fait appel à un moteur).

Philippe Dubreuilh

Il y a 1 année(s)

Bonjour, Concernant la production d'hydrogène bas carbone, votre note occulte complètement l'existence de la filière naissante de la recherche, exploration et production des ressources en hydrogène naturel du sous-sol (Seule, une note de 3 lignes de bas de page en introduction reconnait l'existence de l'hydrogène naturel). La recherche, l'exploration et la production de ressources en hydrogène naturel du sous-sol représentent une nouvelle filière d’énergie renouvelable et décarbonée qui commence à se structurer mais qui demeure encore peu connue. Cette filière a besoin de plus de visibilité et de soutien de la part des gouvernements européens et français en parallèle des soutiens très importants déjà attribués à la filière de l’hydrogène vert (L'hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau avec de l’électricité renouvelable décarbonée). Il me semble qu'il serait pertinent et permettrait d'être plus complet sur la production d'hydrogène bas carbone, d'ajouter un chapitre ou section dans votre note sur l'hydrogène naturel. Je vous joint ci-dessous le lien d'une note de 5 pages présentant de l’information générale sur la filière de l’hydrogène naturel du sous-sol. Cordialement, Philippe Dubreuilh https://www.linkedin.com/posts/philippe-dubreuilh-22198939_note-hydrogenenaturel-2022-08-1pdf-activity-6970261486237540352-O_kj?utm_source=share&utm_medium=member_ios

Patrick Ledermann

Il y a 1 année(s)

Il est essentiel au niveau commission europeenne de labelliser hydrogéne décarboné, donc pouvant etre produit par électricité nucléaire, et pas seul hydrogène "vert" à partir électricité renouvelable; électricité nuc est décarbonée ,sobre en matériaux et espace et élément d'indépendance énergétique; c'est indiqué dans le rapport mais doit etre renforcé. La France a un atout important au niveau européen pour un développement de la filiere H2 avec l'électricité d'origine nucléaire pilotable et donc avec un facteur de charge élevé , élément important de compétitivité (réduction aussi des couts de transport et stockage)

ERIC MORENO

Il y a 1 année(s)

Compétitivité... c'est le maître mot ! Si nous ne parvenons pas à être compétitif, inutile d'envisager les transitions écologiques. La baisse de compétitivité, même momentanée amène la paupérisation de la société et les extrêmes au pouvoir. Les transition écologiques ne peuvent pas être mise en œuvre sur la paupérisation des peuples.

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