Utilisateur:Busseuil Jacques/Brouillon

Filière hydrogène

La filière hydrogène fait intervenir la production et le stockage de l'hydrogène pour une utilisation notamment dans le secteur des transports ; elle apparaît comme un moyen de favoriser la transition énergétique. Les composés d’hydrogène évoqués dans cet article sont l’essence et le gas-oil, le méthane, l'hydrogène lui-même, l’ammoniac et l’hydrure de magnésium.

La densité énergétique très élevée de l’essence ou du gas-oil a permis le développement de véhicules propulsés par des moteurs thermiques de toutes tailles, aussi bien pour les camions, les bateaux etc., que pour les véhicules particuliers. Toutefois, le rendement des moteurs thermiques plafonne à 30/100 pour les petits moteurs jusqu’à 40/100 pour les moteurs diesel de forte puissance. Certains préconisent déjà la fin des moteurs thermiques et la fermeture des gisements pétroliers ou gaziers. Pourtant d’autres voies de recherche existent concernant notamment des véhicules fonctionnant à l’hydrogène ou à l’ammoniac, par l’intermédiaire de piles à combustibles ou de moteurs thermiques.

Hydrogène par électrolyse

On voit se construire en nombre des éoliennes, des champs de panneaux solaires, de nouvelles centrales nucléaires dans le but de produire de l'hydrogène par électrolyse. Malheureusement, l'hydrogène « vert » nécessite des investissements considérables et, surtout, il est beaucoup trop dangereux pour être distribué dans des stations services sous une pression de 700 bars. L’explosion de l’une de ces stations en Norvège en 2019 a immédiatement entraîné l’arrêt de la production de véhicules à hydrogène de marques Mercedes, Toyota et Hyundai , mettant en danger la filière hydrogène. 

Pyrolyse du méthane

il existe un autre moyen de produire de l’hydrogène, de façon parfaitement respectueuse de l’environnement, par pyrolyse du méthane, produisant d’un côté de l’hydrogène à bas coût et de l’autre du noir de carbone utile à la fabrication de pneus, de revêtements routiers, d’engrais etc., sans aucune émission de CO2 . Il est du reste indispensable à court terme de collecter le plus possible les sources de méthane, qui est aussi un puissant gaz à effet de serre, enfin de le traiter par pyrolyse comme ci-dessus^[Où ?]. Ces sources se trouvent dans les stations de traitement des eaux usées, dans les fermes d'élevage, près des anciennes mines de charbon, au dessus des permafrosts déstabilisés et au droit des gisements gaziers eux mêmes.

Stockage de l’hydrogène , H2, sous forme d’ammoniac NH3

En outre, le stockage et le transport de l’hydrogène pourrait s’envisager sous forme d’ammoniac, beaucoup moins dangereux .

pyrolyse du méthane et production d'ammoniac

Quant à la destination de l’ammoniac, il peut être utilisé comme carburant, soit dans des piles à combustibles «direct ammoniac», qui sont à l’étude en 2021, réservées aux fortes puissances (bateaux, trains, camions, groupes électrogènes, avions) au rendement de 50/100, soit dans des moteurs thermiques, également pour les fortes puissances aux rendements théoriques pouvant atteindre 40/100 pour les plus gros moteurs diesel, jusqu’à 60/100 dans certaines turbines complexes à plusieurs étages de compression et de détente. En ce qui concerne les moteurs thermiques de faible puissance pour véhicules particuliers, il est possible dès à présent d’utiliser de l’ammoniac dans des moteurs traditionnels, en le mélangeant avec des carburants usuels dans des proportions appropriées, minimisant ainsi les émissions de CO2 et de NOx. Une telle mesure pourrait être mise en œuvre sans délai. Des recherches sont aussi en cours en 2021 pour développer des moteurs thermiques à combustion continue (microturbines)

Pour être complet, autant que possible, sur les recherches foisonnantes en cours sur l’hydrogène il faut signaler la fabrication d’E-carburant de synthèse à partir d’hydrogène vert et de CO2. Ce projet développé par certains constructeurs automobiles permettrait de continuer la fabrication de véhicules particuliers tels que nous les connaissons aujourd’hui ou tout au moins de les maintenir en circulation.

Stockage d’hydrogène sous forme solide

Il faut également signaler le stockage d'hydrogène sous forme solide par absorption à température et pression appropriées par exemple sur du magnésium, formant ainsi de l’hydrure de magnésium. Cette technique permettrait en effet d’alimenter sans danger en hydrogène, par désorption à température et pression appropriées, des piles à combustible au rendement de 50/100, alimentant un moteur électrique adapté aux véhicules particuliers. Le plein d’hydrure de magnésium pesant environ 80kg, pourrait s’organiser en quelques minutes et apporter une autonomie supérieure à 600km.

Nul doute que ces recherches nécessiteront encore plusieurs années de développement avant d’aboutir à des solutions concrètes et compétitives.

Bibliographie

• Anne-Lorène Vernay et Carine Sebi, « Développement de la filière hydrogène : quels usages privilégier ? Quels défis surmonter ? », sur The Conversation (consulté le 12 décembre 2021)
• « La filière de l'hydrogène renouvelable, comment ça marche ? », sur Les Echos, 27 octobre 2021 (consulté le 12 décembre 2021)
• Pierre Papon, « Hydrogène : une filière d’avenir…..destinée à le rester ? », sur Le Monde de l'Energie, 11 juillet 2018 (consulté le 13 décembre 2021)
• Cédric Philibert, chercheur associé au centre énergie et climat de l'Ifri, « Le craquage du méthane: un game-changer pour la production d’hydrogène propre? | Energies et changements climatiques », sur cedricphilibert.net (consulté le 27 novembre 2021)
• Agence Internationale de l'Energie, (en-GB) « The Future of Hydrogen – Analysis », sur IEA (consulté le 12 décembre 2021)