Le stockage par production d’hydrogène, solution aux intermittences saisonnières des énergies renouvelables

En 2019, 100 millions d'euros ont été attribués dans le cadre du plan  hydrogène afin de développer l'hydrogène dans l'industrie, les mobilités et l'énergie. Mais pour Anna Rajzbaum, consultante et George Bakkar, manager au sein du pôle Energie du cabinet PMP, le stockage d'hydrogène reste cependant incomplet et inexpérimenté.

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Le stockage par production d’hydrogène, solution aux intermittences saisonnières des énergies renouvelables
Photos prétexte.

Dans le contexte du changement climatique, l’hydrogène apparaît comme une solution innovante pour la production et le stockage d’énergie. Le plan hydrogène, mis en place par le gouvernement français, a ainsi pour objectif de développer cette filière et d’accélérer la transition énergétique des territoires. Dans ce cadre, 100 millions d’euros ont été attribués en 2019 afin d’accompagner les premiers déploiements de l’hydrogène dans l’industrie, les mobilités et l’énergie [1].

L’un des usages possibles de l’hydrogène dans la filière énergétique est le stockage de l’énergie. Cela consiste à synthétiser une quantité d’hydrogène par courant électrique (électrolyse), puis à stocker le gaz pour ensuite reproduire ce courant électrique grâce à une pile à combustible.

Les différentes étapes du stockage par production d’hydrogène :

Ce type de stockage représente une solution entièrement verte, dès lors que l’électricité ayant permis de synthétiser l’hydrogène est décarbonée. Du reste, les réactions liées à l’électrolyse et à la pile à combustible ne rejettent aucun gaz polluant.

Le stockage par production d’hydrogène, une solution complémentaire aux batteries traditionnelles contre l’intermittence saisonnière des énergies renouvelables

Cette solution de stockage peut être utilisée en complément de centrales de production d’énergies renouvelables, afin de pallier leur caractère intermittent.

L’hydrogène, contrairement à d’autres solutions de stockage, peut en effet se conserver plusieurs mois avant d’être utilisé pour la production d’électricité. Or, les énergies renouvelables subissent un fort effet de saisonnalité dans la production d’énergie (alternance de saisons sèches et humides, chaudes ou froides, …). A titre d’exemple, la production d’une centrale solaire en France est près de quatre fois plus élevée au mois d’août qu’au mois de décembre, tandis que la consommation moyenne d’un bâtiment suit la tendance inverse. Ainsi, contrairement aux batteries lithium-ion classiques, qui subissent une autodécharge et sont utilisées pour pallier les intermittences journalières, le stockage par production d’hydrogène permet de remédier à cette saisonnalité.

Des défis restent cependant à relever dans le développement de la filière hydrogène-énergie

Les principaux enjeux de développement de la filière hydrogène-énergie sont de trois ordres.

Le premier est le coût élevé de cette technologie, notamment celui des piles à combustible permettant de générer un courant électrique à partir de l’hydrogène. Si l’on prend l’exemple de l’industrie automobile, une voiture à hydrogène coûte aujourd’hui en moyenne 70 000€, contre 30 000€ pour une voiture électrique classique. La principale différence de prix s’explique par le coût des matières premières composant la pile à combustible, notamment celui du platine. Or, le faible nombre de piles commercialisées ne permet pas à ce jour de réaliser des économies d’échelle et d’abaisser significativement leurs coûts.

Le faible rendement énergétique de cette solution de stockage est un autre enjeu majeur de cette filière. Une grande partie des technologies en circulation aujourd’hui offre un rendement compris entre 40% et 55% (Ineris - Etude comparative des règlementations, guides et normes concernant les électrolyseurs et le stockage d’hydrogène), contre un rendement proche de 100% pour les batteries lithium-ion. Certains électrolyseurs ou piles à combustibles avec de meilleurs rendements se développent, mais leur coût reste prohibitif : la maturité économique de ces technologies n’est prévue qu’à l’horizon 2030.

Enfin, la question du transport de l’hydrogène se pose lorsqu’il n’existe pas d’infrastructures de transport de gaz (gazoducs) sur le territoire. En l’absence de réseau, l’hydrogène doit être soumis à haute pression, voire compressé sous forme liquide, ou encore stocké sous forme solide pour être transporté. En plus d’être coûteux, ces procédés sont énergivores et diminuent d’autant plus le rendement du stockage.

Le stockage par production d’hydrogène est un marché prometteur, mais encore immature

Face à ces enjeux, il est particulièrement intéressant d’associer les technologies de stockage par production d’hydrogène aux énergies renouvelables, notamment solaires et éoliennes. En effet, en plus d’être une solution directe à l’intermittence saisonnière de la production, le stockage sur site permet d’éviter les contraintes du transport.

Une forte volonté politique de développer cette filière serait un moyen d’en réduire les coûts comme ce qui a été constaté pour les batteries lithium-ion, dont le prix a chuté de 85% entre 2010 et 2018. Par ailleurs, le prix du carbone et des énergies fossiles pourrait connaître une forte augmentation à la suite des différentes décisions politiques liées à la nécessaire transition énergétique. Cela permettrait à de telles technologies de gagner en compétitivité, afin d’être déployées à plus grande échelle, et de voir des innovations technologiques améliorer leur rendement énergétique, faisant du stockage par production d’hydrogène une réponse compétitive face à l’urgence climatique et aux enjeux liés au développement durable.

Anna Rajzbaum, consultante et George Bakkar, manager au sein du pôle Energie du cabinet PMP.

Les avis d'expert sont publiés sous la responsabilité de leurs auteurs et n'engagent en rien la rédaction de L'Usine Nouvelle.

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