L’engouement autour de l’hydrogène "vert" serait-il excessif ? / D'importants obstacles pourraient limiter son développement

L’hydrogène vert a le vent en poupe. Son déploiement est considéré comme essentiel dans la trajectoire vers les objectifs de "neutralité carbone" que se sont fixés l’Union européenne et les Etats-Unis d’ici 2050. Grâce aux plans vigoureux de soutien mis en place par les pouvoirs publics de part et d’autre de l’Atlantique, les financements vers la filière affluent. Ils accélèrent même, à l’image de la récente levée de 2 milliards d’euros que vient de réaliser le fonds Hy24 pour investir sur l’ensemble de la chaîne de valeur de l’hydrogène décarboné. Cet engouement pourrait toutefois se heurter à des obstacles importants susceptibles de limiter à moyen terme le développement et la commercialisation de ce gaz léger, prévient Moody's Investors Service dans une étude.

L’agence ne remet absolument pas en cause le fait que l’hydrogène vert "peut contribuer à la transition vers des économies à zéro émission de carbone". Il ne faut d’ailleurs pas le confondre avec l’hydrogène gris ou bleu. Le premier, méthode la plus répandue pour produire de l'hydrogène, est fabriqué par procédés thermochimiques à partir de combustibles fossiles, ce qui en fait le procédé présentant la pire empreinte carbone. L’hydrogène bleu est produit de la même façon, mais avec captage du CO2. Il ne s’agit pas d’une énergie "propre", mais "bas-carbone", dans la mesure ou 10 à 20% du dioxyde de carbone émis durant sa production ne peut pas faire l'objet d'un captage. L’hydrogène vert lui est produit principalement par électrolyse de l'eau à partir d'électricité renouvelable uniquement, d’où son rôle de levier pour accélérer la transition vers la neutralité carbone.

L’hydrogène comme vecteur d’énergie renouvelable

Le potentiel de l'hydrogène vert réside dans la décarbonisation des secteurs à forte intensité de carbone et en tant que carburant propre pour la production d'électricité. En particulier, "les compagnies d'électricité, les secteurs de la chimie et de la sidérurgie ainsi que les transports maritimes et aériens à courte distance et les transports lourds à longue distance présentent le plus fort potentiel d'adoption de l'hydrogène", souligne Moody’s. Des secteurs où il s'avère difficile de réduire significativement les émissions et où l'électrification ne constitue pas une alternative viable. L'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) estime ainsi que l'hydrogène et les carburants à base d'hydrogène représenteront 12% de la consommation finale totale d'énergie d'ici 2050, contre 3% en 2030 et moins de 0,1% en 2020.

En théorie, le secteur dans lequel l'hydrogène vert est promis au plus bel avenir est celui de la production d'électricité. Compte tenu de la disponibilité intermittente des énergies renouvelables et en l'absence de systèmes de stockage par batterie à l'échelle du service public, l'hydrogène, en tant que vecteur d'énergie renouvelable, est capable d'absorber, de stocker puis de réinjecter l'énergie renouvelable dans le système électrique. En outre, l'hydrogène peut être mélangé au gaz naturel comme combustible pour la production d'électricité, bien qu'avec certaines limitations.

Son potentiel est considérable également dans l’industrie chimique, où l'hydrogène constitue une matière première essentielle afin de produire du méthanol et de l'ammoniac ; il fait également partie intégrante du raffinage du pétrole, principalement pour éliminer les impuretés (comme le soufre) du pétrole brut et valoriser le pétrole brut plus lourd. Dans ce domaine, "le remplacement des procédés qui utilisent de l'hydrogène gris par de l'hydrogène bleu et vert nécessiterait des modifications limitées", explique Moody’s.

Inefficacité énergétique

A ce stade cependant, "d’importants obstacles subsistent avant que l'hydrogène vert puisse être produit et commercialisé à grande échelle", prévient l’agence. Elle pointe notamment le fait que "la production d'hydrogène consomme beaucoup d'énergie à chaque étape de la chaîne de valeur, de la production à l'utilisation finale", qu’il s’agisse des processus de compression, de liquéfaction et de conversion de l'hydrogène, ainsi que de son transport, rendant le processus inefficace et coûteux sur le plan énergétique.

"Les pertes énergétiques peuvent aller d'environ 30% à plus de 70%", souligne Moody’s. Le processus de l'électrolyse, qui sépare l'eau en hydrogène et en oxygène, entraîne par exemple une perte d'énergie d'environ 16%, proportion qui atteint 19% dans la phase de compression de l'hydrogène pour son transport. Compenser ces pertes à des échelles industrielles nécessiterait une capacité de production d'électricité renouvelable (d’origine solaire ou éolienne) qui n’existe pas à l’heure actuelle. L’agence pointe ainsi "le manque de sources d'énergie renouvelables disponibles pour produire suffisamment d'hydrogène vert pour répondre à la demande". Mais ce n'est pas le seul obstacle. "Le manque de méthodes adéquates de transport et de stockage de l'hydrogène" constitue également un problème à résoudre.

Par ailleurs, la production d'hydrogène dans les régions arides et soumises à un stress hydrique risque d'avoir un coût environnemental. L'électrolyse nécessite des quantités importantes d'eau pure. "Par conséquent, la gestion de l'eau et les ressources en eau disponibles joueront un rôle important dans la viabilité de la production d'hydrogène vert au niveau local et régional", prévient Moody's.