hydrogene : l'alternative

Les compagnies pétrolières portent désormais leur regard ailleurs que sur l'or noir qui arrive progressivement à l'épuisement. Leur nouvelle conquête ? L'hydrogène géologique.

Malgré le fait que la Terre se réchauffe à petit feu, le constat du GIEC au sujet de la consommation mondiale de pétrole est très net : nous en utilisons toujours plus. Selon leurs estimations les plus récentes, le pic de consommation sera atteint en 2028. Historiquement, notre civilisation est dépendante des énergies fossiles. Cependant, celles-ci sont évidemment loin d'être illimitées. C'est pourquoi les industriels du pétrole pensent déjà à une énergie alternative : l'hydrogène, soit l'élément chimique le plus abondant dans tout l'univers. Certains pays, comme la Chine par exemple, sont déjà très en avance dans le domaine.

La promesse d'une énergie en quantités démesurées

Le potentiel de l'hydrogène géologique réside principalement dans le fait qu'il soit présent sur Terre en quantités très importantes. On le présente souvent comme une source d'énergie « inépuisable » : c'est vrai si son extraction se fait de manière durable et écologique et si les processus géologiques qui le produisent se maintiennent en continu.

Doug Wicks travaille au ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy, une agence publique chargée de soutenir la recherche dans le domaine des énergies renouvelables) aux USA. Il estime ainsi que 150 trillions de t3 d'hydrogène sont potentiellement exploitables sur notre planète, sachant qu'un milliard de t3 de celles-ci pourraient alimenter l'ensemble des États-Unis pendant une année.

Pour illustrer le potentiel renouvelable de l'hydrogène, Luke Velterop, directeur des opérations d'HyTerra explique : « Imaginez le potentiel que représente une usine souterraine, alimentée par la nature elle-même et capable de fournir un approvisionnement renouvelable d'énergie propre ». Cet or blanc, tel qu'on le surnomme désormais, est particulièrement présent dans certaines zones, comme les rifts tectoniques. Il est déjà ciblé par des opérations de forage, aux États-Unis, en Europe et en Australie.

Des défis techniques à la hauteur de l'enjeu

Extraire du pétrole et extraire de l'hydrogène sont deux processus différents. Pour le premier, il s'agit de pomper des hydrocarbures sous forme visqueuse issus de réserves souterraines. Pour l'hydrogène, il faudra adopter de nouvelles stratégies pour accéder aux réserves, car celui-ci est le produit de réactions chimiques qui ont lieu en continu. Il peut être ainsi disséminé plus largement, ce qui implique une autre forme d'expertise. Toutefois, dans les deux cas, il faut forer, et c'est un processus que nous maîtrisons depuis longtemps.

Geoff Ellis est géochimiste pour l'USGS's Energy Resources Program. Il met en lumière le fait que l'hydrogène reste toutefois plus compliqué à localiser : « il n'y a rien de surprenant au fait que l'hydrogène soit passé inaperçu jusqu'à présent : c'est un gaz incolore et inodore. Il est consommé très rapidement par des microbes sous la surface de la Terre dès qu'il commence à s'en échapper. Des réserves très importantes peuvent être situées sous nos pieds. Maintenant, il faut déterminer la localisation précise de ces accumulations pour pouvoir ensuite forer et accéder à ces stocks  ». La course à la localisation est donc lancée !

Les enjeux énergétiques qui se cachent derrière l'hydrogène géologique sont colossaux : celui-ci pourrait être une des portes de sorties par laquelle nous pourrions transiter lorsque le pétrole aura disparu. Geoff Ellis estime qu'une exploitation efficace de cet élément pourrait satisfaire « toute la demande mondiale, d'environ 500 millions de tonnes par an, sur des centaines d'années ». Les domaines de l'aviation et de la génération d'énergie stationnaire pourraient largement en profiter. Des start-ups comme Naturel Hydrogen Energy ou HyTerra sont déjà sur le coup et ont déjà des projets de forage en cours. De quoi attirer l'attention des géants du pétrole très certainement.

Haffner Energy va être récompensée pour ses innovations dans le domaine de la production d'hydrogène. La société française développe une unité de production d'hydrogène à partir de biomasse, qui pourrait bien révolutionner le monde de l'énergie et stopper notre dépendance aux énergies fossiles.

C'est un projet qui risque de faire couler beaucoup d'encre dans les années à venir. Il est donc logique qu'il soit récompensé lors des Assises européennes de la transition énergétique de Dunkerque, sous l'égide de l'Ademe, l'Agence pour l'environnement. La société Haffner Energy va recevoir l'un des premiers "Prix des hydrogénies" qui récompense les innovations dans le domaine de la production d'hydrogène. Basée à Vitry-le-François dans la Marne, la société développe une unité de production d'hydrogène à partir de biomasse, projet révolutionnaire d'un point de vue écologique, économique et qui pourrait enfin permettre de se passer du pétrole
Un chaînon manquant de la transition énergétique

"On peut vraiment parler d'alignement de planètes, explique avec fierté Philippe Haffner, président d'Haffner Energy, il y a deux ans, on n'avait pas du tout un contexte favorable comme aujourd'hui. On a à la fois la technologie pour utiliser de l'hydrogène, la volonté politique et la nécessité pour l'environnement. L'hydrogène est le seul vecteur énergétique qui constitue le chaînon manquant de la transition énergétique."

Privilégier la biomasse pour produire de l'hydrogène au lieu de l'électrolyse (technique énergivore), c'est d'abord écologiquement intéressant. "On utilise de la biomasse, c'est à dire de la matière organique végétale ou animale. Quand on parle de biomasse, on pense tout de suite à bois. Mais ça englobe beaucoup de choses en réalité, le bois ne représente que 20% du total", précise Philippe Haffner. On peut donc utiliser des déchets verts, mais aussi du lisier de porc, des fientes de volailles, des pailles de céréales et même des ordures ménagères organiques, c'est à dire nos déchets alimentaires de cuisine. Idéal puisque ce gisement est plus important que la quantité de pétrole qu'on importe en France.

Un coût équivalent aux énergies fossiles

En soi, la technique n'est pas nouvelle, mais elle était jusqu'ici mal maîtrisée. Le projet Hynoca développé par Haffner Energy améliore de façon considérable ses résultats. L'hydrogène produit est compétitif. Philippe Haffner précise : "On va pouvoir diviser par trois le coût de l'hydrogène grâce au faible coût de la biomasse. Au delà de 2025, nous avons un objectif de prix à la pompe de l'ordre de 3 euros du kilo, ce qui représente un coût équivalent au diesel détaxé." Si on tient compte du fait qu'on fait le plein d'une voiture à hydrogène aussi rapidement qu'une voiture à essence, l'utilisateur s'y retrouve et ne change rien à ses habitudes.

Une énergie donc concurrentielle vis à vis des énergies fossiles, et complémentaire de l'électrique à batterie, dont l'utilisation est "parfaite pour une utilisation locale". L'hydrogène, permettrait les long trajets, et servirait donc particulièrement aux poids lourds, cars de tourisme, trains et bateaux. Selon Philippe Haffner, la mobilité électrique pourrait ainsi dans quelques années devenir totalement décarbonée, une moitié assurée par des batteries, et l’autre moitié par de l’hydrogène. On peut aussi imaginer les deux technologies sur un même véhicule afin d'améliorer les performances d'autonomies.

Le problème de "l’œuf et la poule"

Reste un problème de taille : le développement de véhicules, de stations et d'unités de production sur tout le territoire. Un problème dont la solution est politique et économique. Sur ce dernier aspect, Hynoca semble permettre de sortir du problème dit de "l’œuf et la poule" : sans véhicules à hydrogène, pas de stations pour se ravitailler, et sans stations pas de véhicules. Un vrai coût financier, un risque pour tout industriel, et un problème insurmontable jusqu'ici.  

"On rend possible l'amortissement financier des stations sans avoir besoin de recourir à la puissance publique et sans avoir besoin de l'usage de l'hydrogène déjà installé", explique Philippe Haffner. En clair, rendre rentables les unités de production d'hydrogène avant même le déploiement massif de parcs de véhicules et sans que l'Etat ne soit obligé de financer. Grâce au même processus technique, on peut choisir de produire de l'hydrogène, mais aussi un syngaz (gaz de synthèse), destiné à d'autres usages et qu'on pourrait par exemple "vendre, à un coût comparable à celui du gaz naturel, pour chauffer un réseau de chaleur urbain ou pour des besoins industriels."

On va aussi pouvoir avoir un co-produit appelé "biochar, du carbone pur qui intéresse beaucoup l'agriculture comme les énergéticiens en remplacement du charbon. C'est en fait un charbon organique renouvelable." Les solutions sont donc multiples et les utilisations nombreuses. Et le dirigeant d'ajouter : "on se rend compte aujourd'hui que le réchauffement climatique est plus sérieux que ce qu'on a anticipé et qu'il va peut-être falloir aller plus vite que prévu. La crise des gilets jaunes nous montre qu'on a peu de marge de manœuvre. On ne peut pas demander plus aux citoyens et on ne peut pas ne rien faire. En réalité, avec l'hydrogène, techniquement et économiquement, on peut le faire.

Deux projets concrets d'ici 2021

Haffner Energy estime qu'en déployant dans un premier temps 2000 stations sur le territoire, on pourrait satisfaire 30% de la mobilité, et créer 100 000 emplois. La technologie peut être vendue soit à des collectivités, soit à des énergéticiens comme Total, Shell ou Engie, soit à la grande distribution qui distribue déjà des carburants. A ce jour, deux projets vont se concrétiser, avec mise en service/phase d'essais en 2020 et commercialisation en 2021. A Vitry-le-François dans la Marne où se trouve l'entreprise, et à Strasbourg. Elle pourront alimenter respectivement 260 et 1080 véhicules. À Strasbourg, environ 50% de l’hydrogène produit devrait être injecté dans le réseau de gaz naturel.

Et ce n'est qu'un début. "La Californie et certains pays scandinaves sont très intéressés. La France n’est pas forcément le pays où l’écosystème est le plus favorable. Il faut de la volonté politique", concède Philippe Haffner. Il ajoute : "je vais lancer un défi au gouvernement et à M. Macron : on peut imaginer, si une décision politique forte est prise et sans que cela ne coûte cher à l'Etat, mettre en place des dispositifs réglementaires et législatifs qui permettent de faire que la France soit décarbonée ou quasiment dès 2035, donc bien plus vite que ce qui avait été anticipé auparavant avec le plan de Nicolas Hulot."

La question des énergies propres et moins chères est doublement d'actualité, entre la crise des "gilets jaunes" et la COP24 en Pologne, où les négociations s'embourbent. Et la réponse pourrait venir d'un bateau. Energy Observer, ancien catamaran de course devenu laboratoire flottant de nouvelles énergies, a fait le bilan lundi 10 décembre de sa première campagne de navigation au salon nautique de Paris. Lancé en 2017, il a parcouru presque 20 000 km autour de la France et dans toute la Méditerranée, uniquement propulsé par des énergies non polluantes et renouvelables. C'est peut-être l'avenir de la navigation et aussi celui de nos villes.
Un catamaran sans voile

La plupart des capitaines aiment leur bateau passionnément et Victorien Erussard n'échappe pas à la règle : "L’expérience est géniale !", s’exclame-t-il en évoquant son catamaran blanc, ancien bateau de course de Peter Blake. Mais sur Energy Observer, pas de voile, le navire avance grâce à plusieurs types d'énergies qui prennent le relais, propulsant le navire de Paris à Athènes en passant par La Rochelle, Marseille, Malte ou Venise, sans jamais faire le plein. "Cela nous permet de tester en conditions hostiles des systèmes énergétiques qui préfigurent le monde décarboné que l’on souhaite voir, poursuit Victorien Erussard, en associant une propulsion électrique avec différentes sources d’énergies renouvelables."
40% à l'électrique et 60% à l'hydrogène

En dix-huit mois, le navire a pu fonctionner à 40% à l'électrique et 60% à l'hydrogène, produit tout simplement à partir d'eau et de piles à combustible. Et demain, peut-être des maisons, voire des quartiers de villes pourront tourner sur cette association d'énergie. "Le bateau est un échantillon représentatif mobile de ces micro-réseaux d’énergie, explique Didier Bouix, ingénieur chef du projet. Et on pourra les adapter dans des micro-quartiers, dans des maisons, avec du solaire, du vent." En attendant, Energy Observer va repartir en mars pour l'Europe du nord avec un nouveau système en test : une paire d'ailes en carbone, plus efficaces que des voiles classiques.

Ce sont les premières estimations de l'Agence européenne pour l'environnement. Elle estime cependant que l'Europe reste sur la bonne voie pour atteindre les objectifs du protocole de Kyoto de réduite de 8% ses émissions entre 2008 et 2012...

Retour à la croissance économique, hiver rigoureux dans de nombreux pays… Pour plusieurs raisons, les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté en 2010 par rapport à 2009. Les premières estimations de l’Agence européenne pour l’environnement (AEE) font état d’une hausse de 2,4%, avec une marge d’erreur de 0,3%. Ce mauvais chiffre fait suite à une baisse des émissions de 7% entre 2008 et 2009.

Cependant l’AEE préfère regarder le verre à moitié plein, et estime que globalement l’Union reste sur la bonne voie en vue de répondre aux objectifs du protocole de Kyoto. Celui-ci prévoit une réduction des émissions de 8% entre 2008 et 2012. Les résultats cumulés depuis 2008 sont encore «en-deçà» de l’objectif de Kyoto, mais celui-ci «devrait être atteint». L’AEE estime que les émissions en 2010 ont été maîtrisées «grâce à la transition du charbon au gaz naturel et à la forte croissance soutenue dans la production d'énergie renouvelable ». Sur les 15 États membres de l'UE ayant un engagement commun au titre du protocole de Kyoto (l'UE-15), l'Autriche, l'Italie et le Luxembourg étaient encore à la traîne par rapport à leurs objectifs de Kyoto.

«Plusieurs politiques ont joué un rôle actif pour réduire les émissions de gaz à effet de serre», explique le professeur Jacqueline McGlade, directrice exécutive de l'AEE. «Outre l'énergie renouvelable et le rendement énergétique, les efforts visant à réduire la pollution de l'eau résultant de l'agriculture ont également mené à une réduction des émissions. Cette expérience montre que nous pouvons encore réduire les émissions si nous tenons compte plus systématiquement des impacts climatiques de diverses politiques.»

Les émissions de l’UE restent de 10,7% inférieures aux valeurs de l’année de référence, à savoir 1990.» A l'horizon 2020, les États membres de l'UE devront mettre en œuvre des mesures prévues pour atteindre l'engagement unilatéral de l'Union visant à réduire de 20% les émissions, ledit engagement étant lui-même un précurseur des réductions bien plus drastiques des émissions nécessaires sur le long terme pour développer une économie à faibles émissions de CO2.