L’hydrogène en quelques mots : des couleurs aux vecteurs

L’hydrogène est un vecteur énergétique polyvalent et un élément clé de la transition énergétique. Il peut être produit de différentes manières, utilisé dans de nombreux secteurs et transformé en d’autres molécules, afin de favoriser la décarbonation.

Comprendre l’hydrogène : les notions de base

L’hydrogène (H₂) est un gaz inodore, incolore et non toxique, et l’élément le plus abondant de l’univers. Sur Terre, cependant, on le trouve rarement sous sa forme pure et il doit être extrait d’autres molécules telles que l’eau (H₂O), le méthane (CH₄) ou l’ammoniac (NH₃), ce qui nécessite de l’énergie.

L’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire, mais un vecteur énergétique, ce qui signifie qu’il stocke et transporte l’énergie produite à partir d’autres sources, telles que les énergies renouvelables, l’énergie nucléaire ou les combustibles fossiles.

L’hydrogène sous toutes ses couleurs

L’hydrogène en lui-même est toujours incolore. Les différentes « couleurs » font simplement référence à la méthode de production (et aux émissions associées).

Hydrogène gris

• Produit à partir de gaz naturel par reformage du méthane à la vapeur (RMV) ou par reformage autothermique (RAT)
• Sa production rejette du CO₂ dans l’atmosphère
• Actuellement, la forme d’hydrogène la plus couramment produite dans le monde

Hydrogène bleu

• Produit de la même manière que l’hydrogène gris, de préférence par RAT
• Les émissions de CO₂ sont très concentrées, ce qui facilite leur capture en vue d’un stockage ou d’une utilisation ultérieure
• Émet nettement moins de CO₂ (réduction pouvant atteindre 80 à 95 % par rapport à l’hydrogène gris)
• Il peut être déployé rapidement en volumes importants, nécessaires aux applications à l’échelle industrielle

Hydrogène vert

• Fabriqué à partir d’électricité issue de sources renouvelables (éolienne, solaire, hydraulique)
• Produit par électrolyse (décomposition de l’eau en hydrogène et en oxygène)
• Ne génère pratiquement pas de gaz à effet de serre lors de sa production

Hydrogène turquoise

• Obtenu à partir de méthane par pyrolyse
• Ce procédé produit du carbone solide (qui trouve de nombreuses applications industrielles) au lieu de CO₂
• Considéré comme une solution bas-carbone

Hydrogène rose

• Fabriqué à partir d’électricité d’origine nucléaire
• Produit par électrolyse
• Assure une production stable et continue
• Également considéré comme bas-carbone

Hydrogène blanc

• Hydrogène présent à l’état naturel dans le sous-sol
• Encore peu répandu, mais présente un potentiel pour l’approvisionnement énergétique futur

Perspective européenne

L’Union européenne n’utilise pas de terminologie relative aux couleurs. Elle classe plutôt l’hydrogène comme suit :

• Carburant renouvelable d’origine non biologique (RFNBO) : par exemple, l’hydrogène vert
• Bas-carbone : par exemple, bleu, rose, turquoise
• D’origine fossile : par exemple, l’hydrogène gris

L’hydrogène et ses dérivés

Environ 100 MTPA d’hydrogène sont consommées dans le monde, principalement pour la production d’ammoniac et de méthanol, ainsi que pour le raffinage du pétrole. L’hydrogène est souvent transformé en d’autres molécules (dérivés) afin de faciliter son stockage et son transport sur de longues distances.

Ammoniac (NH₃)

• Obtenu par combinaison d’hydrogène et d’azote
• Largement utilisé dans les engrais et les procédés industriels
• Sert de vecteur d’hydrogène efficace, notamment pour le transport sur de longues distances

Méthanol (CH₃OH) et carburants synthétiques

• L’hydrogène peut être combiné avec le carbone pour produire du méthanol et des hydrocarbures synthétiques
• Utilisé dans la production de plastiques, de produits chimiques et de carburants

Pourquoi les dérivés sont importants

• Le transport d’hydrogène pur sur de longues distances reste toutefois difficile en raison de sa faible densité volumique
• Les dérivés tels que l’ammoniac ou le méthane synthétique permettent :
  • Un stockage plus facile
  • Le transport maritime
  • L’intégration dans l’infrastructure existante