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"Les « couleurs » de l’hydrogène : un discours trompeur pour la transition énergétique (Aurore Richel) - Les raisons qui poussent l’Europe à miser sur l’hydrogène pour respecter son objectif de neutralité carbone d’ici à 2050" par Jacques Hallard

samedi 26 avril 2025, par Hallard Jacques

ISIAS Energies Hydrogène

Les « couleurs » de l’hydrogène : un discours trompeur pour la transition énergétique (Aurore Richel) - Les raisons qui poussent l’Europe à miser sur l’hydrogène pour respecter son objectif de neutralité carbone d’ici à 2050

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 26/04/2025

Série ‘Filières à hydrogène ‘bas carbone’ Partie 1

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur

https://www.innovation24.news/wp-content/uploads/2025/02/shutterstock_1937922025-Converti.jpg

Rappel : distinguer les couleurs de l’hydrogène [le blanc est à ajouter]

Hydrogène naturel en Bretagne : des résultats « intéressants » présentés à un congrès mondial | Le Télégramme

Photo / Hydrogène naturel en Bretagne : des résultats « intéressants » présentés à un congrès mondial - Article réservé aux abonnés ‘Le Télégramme’ - Par Frédéric Jacq - Le 25 octobre 2024 à 06h03 – « La Bretagne regorge-t-elle d’hydrogène naturel dans son sous-sol ? Le projet H2-Brit, financé par la Région Bretagne, a livré ses premières conclusions présentées les 25 et 26 novembre 2024 lors du congrès mondial du secteur, à Paris… » Source {{}}

Préambule

Ce dossier – réalisé à des fins didactiques - rouvre le sujet de l’hydrogène envisagé ici sous l’angle de l’hydrogène bas carbone qui est, en France, actuellement produit par électrolyse de l’eau à partir de l’électricité issue du réseau électrique français qui comporte une part importante d’électricité nucléaire…

On peut consulter utilement au préalable les articles étiquetés ‘Hydrogène’ et mis en ligne antérieurement sur ISIAS – Ils sont à retrouver à partir d’ici < https://isias.info/spip.php?article1931

Qu’est-ce que la neutralité carbone ? La neutralité carbone ne veut pas dire la suppression des émissions de gaz à effet de serre. Selon la définition du Parlement Européen, la neutralité carbone, c’est ’l’équilibre entre les émissions de carbone et l’absorption du carbone de l’atmosphère par les puits de carbone’.

Un puits de carbone ou puits CO₂ désigne le processus qui extrait certains des gaz à effet de serre (CO₂) de l’atmosphère, soit en les détruisant par des procédés chimiques, soit en les stockant sous une autre forme. Exemple : le dioxyde de carbone est souvent stocké dans l’eau des océans, les végétaux ou les sous-sols. Les forêts et les océans absorbent environ la moitié des émissions de carbone. Les océans constituent même un stockage durable pour ce carbone : en effet, tout excès de CO2 qui s’y dissous est entraîné depuis la surface vers les eaux profondes. Les modèles numériques annoncent qu’il peut y être immobilisé pendant plusieurs siècles. Au contraire, les forêts rejettent dans l’atmosphère le CO2 qu’elles ont absorbé (photosynthèse) beaucoup plus rapidement : entre 20 et 80 ans selon qu’il s’agit de forêts tempérées, tropicales ou boréales… - Source – Autres sources :

Puits de carbone : définition, fonctionnement et exemples carbo https://www.hellocarbo.com › blog › compenser › puits... - 29 avril 2024 — On appelle puits de carbone, les réservoirs qui captent et stockent le CO2 de l’atmosphère. Ces réservoirs peuvent être naturels ou artificiels… - .

Puits de carbone : définition, fonctionnement, enjeux – Youmatter youmatter.world https://youmatter.world › Home › Définitions - 20 mars 2023 — Un puits de carbone est un mécanisme naturel ou artificiel qui absorbe et stocke le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère ...

Que signifie atteindre la neutralité carbone en 2050 ? - Il s’agit de viser l’équilibre entre les émissions de gaz à effet de serre (GES) et ce que notre territoire est capable d’absorber via les écosystèmes gérés par l’être humain (forêts, prairies, sols agricoles, zones humides…). Pour plus d’information, se reporter à cette étude :

Qu’est-ce que la neutralité carbone et comment l’atteindre d’ici 2050 ? - En vertu de la loi européenne sur le climat, l’Union européenne s’engage à adopter la neutralité carbone d’ici 2050– Voir les détails dans cette étude <

Qu’est-ce que la neutralité carbone et comment l’atteindre d’ici 2050 ? - En vertu de la loi européenne sur le climat, l’Union européenne s’engage à adopter la neutralité carbone d’ici 2050. Qu’est-ce que cela signifie concrètement ? - Date de publication : 03-10-2019 Date de dernière mise à jour : 13-04-2023 - 14:41 – Source : https://www.europarl.europa.eu/topics/fr/article/20190926STO62270/qu-est-ce-que-la-neutralite-carbone-et-comment-l-atteindre-d-ici-2050

Aurore Richel, née à Liège le 25 juillet 1977, est un docteur en sciences chimiques belge, spécialisée dans la chimie verte et des ressources renouvelables. Elle est professeur ordinaire à l’Université de Liège où elle dirige le Laboratoire de Biomasse et Technologies Vertes… - Wikipédia

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/91/Aurore_Richel.jpg/330px-Aurore_Richel.jpgProfesseure d’université à Liège Belgique

Le tableau ci-après synthétise les couleurs données aux différentes formes production de l’hydrogène [traité dans ce dossier]

https://www.innovation24.news/wp-content/uploads/2025/02/Capture-decran-2025-02-05-a-23.50.23-990x702.png

Lorsque l’on parle d’hydrogène, on associe souvent la molécule à une couleur, alors que celle-ci est incolore dans la nature. Cette couleur correspond en fait à la fois au mode de production de la molécule, mais aussi à l’énergie primaire utilisée par ce mode de production. Ces deux éléments déterminent l’empreinte carbone de la molécule produite et la couleur que l’on attribue alors à l’hydrogène.

Le tableau ci-dessus synthétise ainsi les couleurs de l’hydrogène. Pour le mettre à jour, il serait nécessaire d’ajouter un process dans l’hydrogène vert (à côté de la thermolyse de la biomasse), celle de la technologie « biologique », pour inclure les nouveaux process de production d’hydrogène très bas carbone à partir de bactéries.

Pour le reste, on constate que la production par électrolyse peut être verte, rose ou jaune… selon la source de production de l’électricité utilisée pour produire l’hydrogène. Jaune pour le réseau électrique français ; gris ou noir pour l’allemand (centrale charbon, et à gaz). Enfin, l’hydrogène bleu correspond à une production d’hydrogène gris, mais avec un captage du CO2 qui de ce fait diminue l’empreinte carbone.

Il serait cependant intéressant de placer la couleur de l’hydrogène plus largement dans un contexte d’économie circulaire en analysant un cycle de vie plus large de la production à l’usage, y compris l’usage des sous-produits….

Définitions proposées par ‘ChatGPT’ :

🔹 Hydrogène vert

« L’hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau à partir d’électricité issue de sources d’énergie renouvelable (comme le solaire, l’éolien ou l’hydroélectricité). Ce procédé ne génère pas d’émissions de CO₂, ce qui en fait un vecteur énergétique propre et durable. Il est considéré comme un pilier de la transition énergétique vers une économie décarbonée ».

🔹 Hydrogène blanc

« L’hydrogène blanc est un hydrogène d’origine naturelle, présent dans la croûte terrestre. Il est généré par des processus géologiques spontanés, comme l’oxydation de roches ferreuses (ex. : la serpentinisation) ou la radioactivité naturelle. Contrairement aux autres formes d’hydrogène, il n’a pas besoin d’être fabriqué : il peut être extrait directement du sous-sol, ce qui suscite un fort intérêt en raison de son potentiel à faibles émissions et de son abondance possible encore mal connue ».

Comment est produit l’hydrogène blanc ? - Contrairement à l’hydrogène gris, produit à partir de combustibles fossiles (gaz naturel), ou à l’hydrogène vert, obtenu par électrolyse de l’eau avec des énergies renouvelables, l’hydrogène blanc est extrait directement du sol sous sa forme moléculaire H2, éliminant ainsi la nécessité de techniques de transformation ... 08 novembre 2023

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Introduction

Ce dossier est la 1ère Partie d’une série intitulée ‘Filières à hydrogène ‘bas carbone’

Il est proposé ici 3 rétrospectives sur ce sujet et 2 rappels :

* Un débat : l’hydrogène produit par les seules renouvelables ? Ni possible, ni durable

*Une étude : « L’économie de l’hydrogène, ou quand le rêve de Jules Verne se confronte aux réalités industrielles »…

* Le document d’Aurore Richel intitulé « Les « couleurs » de l’hydrogène, un discours trompeur pour la transition énergétique » - Titre emprunté pour ce dossier… (Document ‘theconversation.com’ )

* Une extension des définitions et des informations d’après une requête de ‘ChatGPT’ du 24 avril 2025

* Une synthèse des points de vue critiques émis par Jean-Marc Jancovici et d’autres experts ou institutions concernant l’hydrogène vert et l’hydrogène blanc, en date du 24 avril 2025 (selon ‘ChatGPT’)

Les articles sélectionnés pour ce dossier sont mentionnés avec leurs accès dans le sommaire ci-après

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Sommaire

Rétrospective - Pour une approche « colorblind » de l’hydrogène - Tribune signée par Maxime Sagot, de France Hydrogène. Publié le 17.06.2022 - Par Maxime Sagot – [« colorblind » = sans préjugé ?]
Rétrospective - Un article de contribution à la réflexion sur les Energies – « Vous avez dit hydrogène ? » - Publié le 25 mai 2023 - Lavictoire - 10 avril 2023 – Publié par ‘cade-environnement.org’
Rétrospective - Un article de contribution à la réflexion sur les Energies – « Vous avez dit hydrogène ? » - Publié le 25 mai 2023 - Lavictoire - 10 avril 2023 – Publié par ‘cade-environnement.org’
Rappel - Débat : l’hydrogène produit par les seules renouvelables ? Ni possible, ni durable - Publié : 1er novembre 2020, 17:57 CET – Autrice : Caroline Nourry – Document ‘The Conversation’
Rappel - L’économie de l’hydrogène, ou quand le rêve de Jules Verne se confronte aux réalités industrielles - Publié : 9 septembre 2020, 20:01 CEST •Mis à jour le : 10 octobre 2024, 10:00 CEST – Autrice Aurélie Djavadi – Document ‘The Conversation’
Les « couleurs » de l’hydrogène, un discours trompeur pour la transition énergétique – Par Aurore Richel - Publié : 30 septembre 2024, 17:13 CEST – Document ‘theconversation.com’
Extension des définitions et informations d’après une requête de ‘ChatGPT’ du 24 avril 2025
Une synthèse des points de vue critiques émis par Jean-Marc Jancovici et d’autres experts ou institutions concernant l’hydrogène vert et l’hydrogène blanc, en date du 24 avril 2025 (selon ‘ChatGPT’)
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Rétrospective - Pour une approche « colorblind » de l’hydrogène - Tribune signée par Maxime Sagot, de France Hydrogène. Publié le 17.06.2022 - Par Maxime Sagot – [« colorblind » = sans préjugé ?] - Actualités Électricité Environnement-
Hydrogène vert, bleu, jaune ou gris, le paysage de l’hydrogène apparait à première vue très coloré. A l’heure où des politiques ambitieuses sont encouragées à Paris comme à Bruxelles, on adopte plus volontiers une approche « colorblind » pour parler d’hydrogène renouvelable et d’hydrogène bas-carbone. {{}}

Petit tour d’horizon de cet arc-en-ciel de l’hydrogène.{{}}

Dans le monde, près de 90 millions de tonnes d’hydrogène sont aujourd’hui produites et consommées, principalement par des raffineries, l’industrie des engrais (ammoniac) et la chimie. En quasi-totalité, cet hydrogène conventionnel est produit à partir d’énergies fossiles. Il est dit noir ou marron lorsqu’il est issu de la gazéification du charbon (houille ou lignite). C’est le cas en Australie ou en Chine, qui produit jusqu’à 33 millions de tonnes d’hydrogène carboné. L’hydrogène gris est lui produit par vaporeformage du gaz naturel, comme en France où environ 800 000 tonnes/an sont consommées. Sa production est particulièrement émettrice de gaz à effet de serre : plus de 20 kgCO2eq/kgH2 produit pour de l’hydrogène noir ou marron et 11 kgCO2eq/kgH2 pour l’hydrogène gris.

En France, la production d’hydrogène émet ainsi près de 10 Mt de CO2 par an, soit près de 3 % des émissions nationales. A l’heure où l’AIE, l’IRENA et plus d’une quarantaine de pays dans le monde s’intéressent au développement de cette molécule pour la transition énergétique, l’enjeu est de substituer l’hydrogène marron ou gris par d’autres formes d’hydrogène. L’hydrogène peut ainsi non seulement servir à décarboner les secteurs industriels où il est déjà consommé comme matière première, mais aussi être un candidat pour de nouveaux usages dans la sidérurgie par exemple, en remplacement du charbon (procédé de réduction directe du minerai de fer, DRI), ou encore dans les transports où il peut alimenter et décarboner des modes de transports routiers, ferroviaires, maritimes, fluviaux et aériens, soit directement, soit sous la forme de dérivés (ammoniac, méthanol, carburants de synthèse).

L’hydrogène bas-carbone, pilier de la transition énergétique{{}}

Connue de longue date, l’électrolyse de l’eau est la principale technologie de production décarbonée d’hydrogène en développement partout dans le monde. Matures techniquement, diverses technologies, comme les électrolyseurs alcalins ou PEM, sont prêtes au déploiement, malgré des coûts encore onéreux. L’hydrogène produit par électrolyse était, avant la crise de l’énergie, trois à quatre fois plus cher que l’hydrogène gris. Ce procédé totalement décarboné ne consomme que de l’électricité et de l’eau, et ne rejette que de l’hydrogène et de l’oxygène. Si l’électrolyseur est alimenté en électricité générée par du solaire, de l’éolien, ou de l’hydraulique, « l’hydrogène vert » qui en résulte est alors considéré comme renouvelable. Pour être qualifié de tel selon l’UE, son bilan carbone devra se situer en deçà de 3,38 kgCO2eq/kgH2, soit une réduction de 70% des émissions par rapport à l’hydrogène gris. Plus généralement, l’hydrogène est dit vert lorsqu’il est issu de sources renouvelables, y compris grâce à d’autres procédés utilisant de la biomasse ou du biogaz.

La crise énergétique amplifiée par le conflit russo-ukrainien change la donne pour le monde de l’énergie. L’augmentation du prix du gaz naturel laisse entrevoir une meilleure compétitivité de l’hydrogène renouvelable, plus rapidement atteignable. C’est pourquoi l’Europe s’est fixée l’objectif ambitieux de produire 10 millions de tonnes d’hydrogène renouvelable à 2030 dans son nouveau plan RePowerEU de sorties des hydrocarbures russes.

Une telle ambition nécessite des investissements massifs dans des capacités renouvelables additionnelles : jusqu’à + 300 GW de solaire ou + 135 GW d’éolien offshore si cet effort devait reposer sur une filière uniquement. Pour alléger cette pression, d’autres formes d’hydrogène doivent pouvoir être encouragées. L’hydrogène rose est produit en alimentant un électrolyseur par de l’électricité nucléaire, tandis qu’il devient jaune lorsqu’il s’approvisionne en électricité de réseaux électriques abondamment déjà décarbonés comme en Norvège, en Suède, ou en France, qui combine nucléaire et EnR. S’il n’est pas « vert », cet hydrogène bas-carbone répond à des exigences de décarbonation similaires. A Bruxelles, la taxonomie européenne des activités durables définit un seuil de 3,0 kgCO2eq/kgH2 pour guider les investisseurs privés.

Capture, séquestration ou valorisation du CO2 dans la production d’hydrogène{{}}

Les techniques de capture, séquestration ou valorisation du CO2 (CCUS) constituent une autre grande voie pour décarboner la production actuelle d’hydrogène. L’hydrogène bleu est produit à partir d’énergies fossiles mais en captant les émissions de CO2 qui en résultent, avant de les séquestrer ensuite sous terre ou de les valoriser dans l’industrie, pour produire des carburants de synthèse par exemple. L’avantage est que les équipements de CCUS peuvent être installés sur les installations existantes. Mais les performances réelles de décarbonation de l’hydrogène bleu font l’objet d’un intense débat de la communauté scientifique. Comme l’explique l’ADEME, dans une publication récente, les émissions fugitives le long des chaines d’approvisionnement en gaz naturel ou encore les différents procédés de CCUS sont des variables importantes qui peuvent alourdir le bilan carbone de l’hydrogène bleu.

Ce panel ne serait pas complet sans évoquer encore l’hydrogène turquoise. Produit par la pyrolyse du méthane, ce procédé fournit un co-produit de carbone solide, valorisable dans l’industrie. Prometteuse, la technologie n’est toutefois aujourd’hui pas encore suffisamment mature. Enfin, l’hydrogène natif, présent à l’état naturel sous forme gazeuse dans des couches géologiques, est quant à lui dit blanc et constitue une dernière voie en cours d’exploration un peu partout dans le monde comme au Mali, où un puits d’hydrogène blanc est déjà exploité au village de Bourakébougou.

capture, séquestration ou valorisation du CO2

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Source : https://www.lemondedelenergie.com/pour-approche-colorblind-hydrogene-soutenons-formes-renouvelables-bas-carbone/2022/06/17/ Bas du formulaire

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Rétrospective - Un article de contribution à la réflexion sur les Energies – « Vous avez dit hydrogène ? » - Publié le 25 mai 2023 - Lavictoire - 10 avril 2023 – Publié par ‘cade-environnement.org’
Un soudain engouement européen pour l’hydrogène oblige à essayer de clarifier l’actualité de cet élément promu maintenant par les médias comme la 7ème merveille de notre avenir.

L’hydrogène premier élément de la classification de Mendeleïev est très abondant sur terre, sous forme atomique (eau, hydrocarbures, …) mais rare à l’état naturel sous forme moléculaire.

Il est surtout le seul combustible non carboné, donc non producteur de CO2 au cours de sa combustion et donc susceptible de participer aux objectifs mondiaux de réduction des gaz à effet de serre parmi lesquels la principale cible est la réduction du dioxyde de carbone CO2.

1. Engouement européen{{}}

En mars 2020 la Commission européenne définissait une nouvelle stratégie industrielle pour l’Europe (comprenons l’Union européenne)[1] dont un des fondamentaux consistait à « Soutenir l’industrie sur la voie de la neutralité climatique » et affirmait que la réduction des émissions dans l’industrie dépendrait d’un principe de primauté de l’efficacité énergétique, primauté qui nécessiterait une approche plus stratégique à l’égard des industries des énergies renouvelables.

Très rapidement à la suite de l’annonce de cette nouvelle stratégie industrielle de l’Europe la Commission européenne énonçait sa vision pour un hydrogène propre, et définissait sa stratégie de l’hydrogène pour une Europe climatiquement neutre [2], l’hydrogène étant considéré par la Commission européenne comme pouvant servir de matière première, de carburant, de vecteur énergétique et de solution de stockage, son utilisation ne causant pas d’émissions de CO2 et pratiquement pas de pollution atmosphérique.

Ce document essaie de synthétiser les raisons qui poussent l’Europe à miser sur l’hydrogène pour respecter son objectif de neutralité carbone d’ici à 2050.{{}}

La France, en bon élève européen, suit le mouvement en semblant oublier que l’utilisation industrielle de l’H2, en France, date de plus de 50 ans mais commence tout d’abord par rappeler les tous premiers éléments qui peuvent appuyer cette décision.

2. Quelques rappels concernant l’H2{{}}

2.1 Caractéristiques générales de l’hydrogène [3]

Il est inodore, ce qui est un facteur de risque, sa flamme est incolore, ce qui présente un inconvénient (invisible donc non détectable visuellement) et un avantage (la chaleur ne rayonne pas, donc a moins de risque d’enflammer d’autres objets ou surface à proximité).

Il n’est pas toxique.

L’H2 présente certaines caractéristiques qui induisent des risques spécifiques en matière de sécurité́.

Gaz inflammable [4] et très léger, il a une diffusivité́ élevée et sa gestion oblige à tenir compte de risques de fuites.

Il peut fragiliser certains matériaux métalliques ce qui rend son stockage particulier.

2.2 · Comparaison énergétique de différentes sources d’énergie

Il semble intéressant les caractéristiques calorifiques qui militent en faveur de l’hydrogène comme source particulièrement énergétique, en comparaison des sources habituelles.

Ces premières caractéristiques énergétiques permettent de comprendre l’intérêt de l’hydrogène mais également les risques associés.{{}}

3. Les différentes sources de production de l’hydrogène [5]{{}}

3.1 Qu’est-ce que l’hydrogène ?

Comme l’électricité, l’hydrogène est principalement un vecteur énergétique et non une énergie en tant que telle, car il est produit au moyen d’une réaction chimique à partir d’une ressource primaire.

Actuellement, pour des raisons économiques, l’hydrogène est issu à 95 % de la transformation d’énergies fossiles, dont pour près de la moitié à partir du gaz naturel.

3.2 Où se trouve l’hydrogène ?

Les ressources principales permettant de produire le dihydrogène H2 (que l’on appelle hydrogène par abus de langage) sont l’eau et les hydrocarbures (le charbon, le pétrole ou le gaz).

En effet, chaque molécule d’eau est le fruit de la combinaison entre un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène, suivant la formule H2O.

Les hydrocarbures sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène. C’est par exemple le cas du méthane, constituant principal du gaz naturel dont la formule est CH4, l’une des combinaisons les plus simples pour les hydrocarbures.

L’hydrogène existe aussi à l’état naturel. Les premières sources naturelles d’hydrogène ont été découvertes au fond des mers dans les années 70 et plus récemment à terre.

3.3 Comment produit-on de l’hydrogène ?

Les principales techniques de production existantes sont les suivantes :{{}}

– le reformage du gaz naturel à la vapeur d’eau est la technique la plus répandue. Il s’agit de faire réagir du méthane avec de l’eau pour obtenir un mélange contenant de l’hydrogène et du CO2. Le CO2 émis par ce procédé pourrait éventuellement être capté et stocké pour produire un hydrogène décarboné. En lieu et place du gaz naturel, l’utilisation du biométhane (méthane issu de la fermentation de la biomasse) constitue aussi une solution pour produire un hydrogène décarboné ;

– l’hydrogène peut aussi être produit à partir d’eau et d’électricité, c’est l’électrolyse de l’eau. L’électrolyseur sépare une molécule d’eau en hydrogène et en oxygène. Cette voie est encore peu répandue car nettement plus coûteuse (2 à 3 fois plus chère que le reformage du gaz naturel) et réservée aujourd’hui à des usages spécifiques, comme l’électronique, qui requièrent un niveau élevé de pureté ;

– la gazéification permet de produire, par combustion, un mélange de CO et d’H2 à partir de charbon (solution qui émet beaucoup de CO2) ou de biomasse.

4. Les couleurs actuelles de l’hydrogène{{}}

Rare à l’état naturel une qualification de cet H2 a été adoptée en fonction l’énergie primaire utilisée pour l’obtenir et de l’empreinte carbone du procédé d’obtention.

Mais il faut également ajouter l’H2 blanc ou naturel qui est issu de l’oxydoréduction de métaux contenant du fer au niveau hydrothermal ou de la rupture des molécules d’eau provoquée par un rayonnement ionisant et libération des gaz contenus dans le manteau terrestre.

C’est également le cas de l’H2 quand une eau à forte teneur de plutonium ou d’uranium subit une radiolyse.

5. Pourquoi l’H2{{}}

Les deux principales raisons pour lesquelles l’H2 semble intéresser notre avenir sont les suivantes.

L’hydrogène est un moyen efficace pour stocker massivement et sur de longues durées, l’électricité, issue des sources intermittentes (éolien, solaire par exemple) qui ne pourrait pas être immédiatement consommée en la transformant en H2, stockable dans des cavités salines (par exemple) ou dans des tanks pour être ultérieurement générateur d’énergie.

Ce principe est largement développé dans un concept P2G (Power to gaz) développé par exemple par GRDF [6] .L’H2 peut également être utilisé avec une pile à combustible dans laquelle, couplé avec un apport d’air, il y a production d’électricité.

Cela intéresse donc tout le domaine de la mobilité légère (flottes d’utilitaires électriques) et lourde (poids lourds, trains, bateaux, avions, …) selon la taille de la pile à combustible.

Il est clair que ce domaine renforce la tendance forte à recourir à la traction électrique actuelle [7].

6. Rendement global de la filière H2{{}}

Il ne faut cependant pas oublier que l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique implique plusieurs étapes :

sa production de l’hydrogène,

son stockage,

son transport,

sa distribution,

et la reconversion de l’H2 stocké en électricité.

Ainsi le rendement global de la filière dépend certes du procédé de fabrication mais son transport jusqu’au lieu d’utilisation, au sein d’un réseau de distribution non encore défini participe aux facteurs importants dans le rendement global de cette source d’énergie.

Le rendement énergétique global, « power to H2 to power », de la source d’électricité à la roue d’un véhicule hydrogène par exemple, est de l’ordre de 25 à 30 %.

En ce qui concerne les besoins en infrastructures de transport de l’hydrogène, ils resteront limités car la demande sera initialement satisfaite par l’hydrogène produit à proximité ou sur site.

Dans certaines régions, une injection dans les réseaux de gaz naturel est possible, mais il y a lieu de commencer à planifier des infrastructures de transport pour des distances moyennes avant de penser à considérer l’H2 comme la source unique des mobilités, légères et lourdes.

7. Les objectifs européens à 2030 et 2050{{}}

L’Union européenne (UE) a décidé de développer une puissance de 6 GW d’électrolyseurs de H2 renouvelable en 2024 pour produire 1 million de tonnes de H2 qui seront, à la demande, générer une électricité « décarbonée ».

Pour 2030 l’UE prévoit une puissance 40 GW en Europe et 40 GW au voisinage de l’Europe de manière à pouvoir assurer une production de 10 millions de tonnes de H2 renouvelable dans des conditions compétitives et fluides.

L’H2 doit ainsi représenter 13-14% du bouquet énergétique européen en 2050

La priorité pour l’UE est le développement de l’hydrogène renouvelable, produit par électrolyseurs, alimentés par énergie éolienne et solaire, cet H2 étant alors une source de stockage d’électricité bas carbone totalement renouvelable.

8. Que dit la France{{}}

8.1 Stratégie

En 2020 le Ministre de l’Economie, des Finances et de la Relance et la Ministre de la Transition écologique, ont présenté la stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné [8], cela constituant un axe prioritaire d’investissement pour la France, compte tenu :

des enjeux environnementaux : l’H2 est pourvoyeur de nombreuses solutions pour décarboner l’industrie et les transports ;

des enjeux économiques : l’H2 offre l’opportunité de créer une filière et un écosystème industriels créateurs d’emplois ;

des enjeux de souveraineté énergétique : pour réduire notre dépendance vis-à-vis des importations d’hydrocarbures ;

des enjeux d’indépendance technologique : pour valoriser les atouts dont dispose la France dans la compétition mondiale.

Comme on peut le voir il s’agit d’objectifs louables mais les sujets du transport, du stockage et de la distribution de l’H2 n’y sont pas évoqués et le rendement de la chaine globale, comme indiqué dans le paragraphe 8 précédent est particulièrement impacté par ces sujets.

8.2 Objectifs 2030

Il semble que les objectifs de la France pour 2030 soient de déployer 6,5 GW d’électrolyseurs avec un objectif de production de 600 kilotonnes d’H2

9. La mobilité, principal champ de développement de l’usage de l’H2{{}}

Contributeur majeur à l’effet de serre, la mobilité est, sans conteste, après l’industrie lourde, le principal champ d’expérimentation des nouveaux usages de l’H2 qui y est cependant en concurrence avec d’autres sources d’énergies décarbonées dont les batteries [9].

10. Conclusion{{}}

La France était précurseur en matière de l’utilisation de l’H2 comme énergie de certaines mobilités (Air Liquide [10], Alstom [11] par exemple). Pourquoi avoir attendu si longtemps avant de s’en faire un axe prioritaire ?

Mais le chemin est long avant de pouvoir disposer de l’H2 au coin de la rue pour recharger nos véhicules équipés de piles à combustible et avant que tous nos transports routiers et ferrés soient également mus de pareille manière.

Dans cet engouement ne sommes-nous pas en train de considérer que notre consommation énergétique redevient sans limite car la filière H2 envisagée par l’Europe est dépendante de sa production à base d’électricité et ce d’autant plus que le caractère intermittent de l’éolien voit, dans l’H2, son défaut disparaitre.

Lavictoire 10 avril 2023

Références :{{}}

[1] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/PDF/?uri=CELEX:52020DC0102&from=EN

[2] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/PDF/?uri=CELEX:52020DC0301&from=EN

[3] https://s3.production.france-hydrogene.org/uploads/sites/4/2018/02/1.2.pdf

[4] Sa « plage d’inflammabilité » ou « d’explosivité » dans l’air est beaucoup plus étendue que celle du méthane et d’autres gaz .

[5] https://s3.production.france-hydrogene.org/uploads/sites/4/2018/02/1.2.pdf

[6] https://librairie.ademe.fr/cadic/7514/resume_etude_powertogas_ademe-grdf-grtgaz.pdf

https://librairie.ademe.fr/cadic/7514/etude_powertogas_ademe-grdf-grtgaz.pdf

[7] https://www.pragma-industries.com/fr/

[8] https://minefi.hosting.augure.com/Augure_Minefi/r/ContenuEnLigne/Download?id=5C30E7B2-2092-4339-8B92-FE24984E8E42&filename=DP%20-%20Strat%C3%A9gie%20nationale%20pour%20le%20d%C3%A9veloppement%20de%20l%27hydrog%C3%A8ne%20d%C3%A9carbon%C3%A9%20en%20France.pdf

[9] https://www.economie.gouv.fr/files/files/directions_services/cge/securite-hydrogene.pdf?v=1674552377 page 30

[10] https://www.airliquide.com/fr/groupe/activites/hydrogene

[11] https://www.alstom.com/press-releases-news/2022/10/growing-portfolio-hydrogen-traction-regional-trains

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Source :

© 2025 - CADE : Collectif des Associations de Défense de l’Environnement du Pays-Basque et du sud des Landes

Source : https://www.cade-environnement.org/2023/05/25/hydrogene-vous-avez-dit-hydrogene/

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Rétrospective - Point de vue de l’ADEME - Optez pour l’hydrogène renouvelable et bas carbone [non daté]
Vecteur énergétique à fort potentiel, l’hydrogène ouvre la voie à de nombreuses possibilités pour décarboner les secteurs industriels et le transport.{{}}

Sommaire :

•Comprendre l’hydrogène renouvelable et bas carbone

•Défi de la production et de l’utilisation de l’hydrogène

•L’hydrogène dans l’industrie

•Les usages de l’hydrogène dans la mobilité lourde

•Les services ADEME en région

•Financer vos projets

•Retours d’expérience

•Les projets hydrogène en France

Comprendre l’hydrogène renouvelable et bas carbone{{}}

L’hydrogène ne constitue pas une énergie primaire au même titre que le vent, le charbon ou le pétrole. C’est un vecteur d’énergie comme l’électricité et pour le produire, il est nécessaire d’extraire les atomes d’hydrogène des ressources qui en contiennent (l’eau, les hydrocarbures, la biomasse). Ainsi, ce sont les procédés mis en œuvre pour l’extraction de l’hydrogène qui déterminent son empreinte environnementale.

L’hydrogène carboné (parfois appelé hydrogène gris) est fabriqué par vaporeformage de gaz naturel sans captage ni stockage du CO2 ou encore par électrolyse alimentée par une électricité carbonée. L’usage de l’hydrogène carboné est associé à d’importantes émissions de gaz à effet de serre en amont, accentuant ainsi le changement climatique.
L’hydrogène renouvelable (parfois appelé hydrogène vert) peut être produit par électrolyse de l’eau à partir d’électricité provenant de sources d’énergie renouvelable (solaire, éolienne, hydraulique…).
L’hydrogène bas carbone est, en France, actuellement produit par électrolyse de l’eau à partir de l’électricité issue du réseau électrique français qui comporte une part importante d’électricité nucléaire.
L’hydrogène renouvelable et bas carbone offre la possibilité de décarboner certains secteurs pour lesquels la réduction des émissions de CO2 s’avère difficile : transport et mobilité lourde, chimie, raffinage ou sidérurgie. Cela est particulièrement vrai lorsque l’électrification directe des usages n’est pas possible.

La poursuite du développement des sources renouvelables électriques (éolien, photovoltaïque, hydraulique) permet de réduire le coût de production de l’hydrogène encore trop élevé. En parallèle, l’industrialisation de la fabrication des équipements favorise une baisse des coûts.

De l’hydrogène carboné à l’hydrogène renouvelable et bas carbone{{}}

L’hydrogène est historiquement utilisé dans l’industrie (raffinage, chimie). Il est produit à partir de ressources carbonées comme le gaz naturel. L’enjeu est de décarboner ces usages.

Schéma sur l’hydrogène produit à partir de ressources carbonées en France (transcription détaillée ci-dessous)Agrandir ce schéma

Dans une démarche de transition écologique, l’hydrogène renouvelable et bas carbone joue un rôle pour décarboner les usages dans le transport et l’industrie. Il est produit à partir d’électricité renouvelable et d’eau.

Schéma simplifié des étapes de fabrication de l’hydrogène (transcription détaillée ci-dessous)Agrandir ce schéma

Relever le défi de la production et de l’utilisation de l’hydrogène{{}}

Afin d’être utilisé comme vecteur d’énergie, l’hydrogène renouvelable et bas carbone doit être produit par des procédés émettant peu de CO2.
L’hydrogène renouvelable et bas carbone c’est quoi ?
L’enjeu de la production d’hydrogène repose essentiellement sur l’industrialisation de sa fabrication.
Produire de l’hydrogène par électrolyse
Les usages les plus pertinents de l’hydrogène renouvelable sont la mobilité lourde et l’industrie.
Découvrir tous les projets hydrogène
Les usages de l’hydrogène dans l’industrie{{}}

Les principaux usages actuels de l’hydrogène sont :

le raffinage des carburants, pour leur désulfurisation
la production d’engrais azotés (l’hydrogène sert alors à synthétiser l’ammoniac)
L’ensemble des usages industriels représentent environ 780 000 tonnes d’hydrogène par an et mobilisent essentiellement des ressources fossiles entraînant l’émission de 8,7 millions de tonnes de CO2 par an.

L’objectif est donc de développer l’utilisation de l’hydrogène renouvelable et bas carbone pour réduire l’impact environnemental de ces usages. Cette démarche s’appuie sur l’industrialisation et le déploiement de moyens de production par électrolyse.

Dans l’industrie, l’hydrogène renouvelable et bas carbone se présente également comme une solution de décarbonation de différents procédés : production d’acier, production de méthanol et fours à haute température (verrerie, tuiles et briques).

Les usages de l’hydrogène dans la mobilité lourde{{}}

La solution hydrogène renouvelable et bas carbone s’avère également pertinente lorsqu’elle est utilisée pour la mobilité lourde :{{}}

transport collectif de personnes : bus, autocars, trains et bateaux
transport de marchandises : camions, véhicules utilitaires et fret
L’hydrogène répond aux besoins exigeants des véhicules lourds : poids, encombrement et temps de recharge. Les véhicules hydrogène répondent en partie aux évolutions réglementaires (ZFE, abandon des motorisations essence / diesel, etc.).

Produire de l’hydrogène par électrolyse{{}}

Produire de l’hydrogène par électrolyse consiste à dissocier les molécules d’eau (H2O) en dioxygène (O2) et dihydrogène (H2) grâce à un courant électrique. Les émissions de CO2 de la production d’hydrogène par électrolyse proviennent principalement de la production d’électricité en amont. Si l’électricité utilisée est d’origine renouvelable, l’hydrogène produit peut être qualifié de renouvelable.

En France, l’électrolyse de l’eau émet au maximum 2,77 kgCO2/kgH2 sur l’ensemble du cycle de vie, soit 4 fois moins que le procédé de vaporeformage de gaz naturel.

Impact carbone pour la production d’un kg d’hydrogène en France (transcription détaillée ci-dessous)Agrandir le graphique

cer vote projet d’hydrogène renouvelable et bas carbone{{}}

Études d’opportunité et de faisabilité du déploiement de l’hydrogène sur un territoire{{}}

Ce dispositif a pour but d’initier ou d’approfondir la réflexion sur les besoins d’hydrogène en réalisant les études préalables en amont des décisions d’investissement dans des usages et infrastructures hydrogène.

Appel à projets Briques technologiques et démonstrateurs hydrogène{{}}

Cet appel à projets a pour objectif de soutenir les travaux d’innovation visant à développer ou améliorer les composants et systèmes liés à la production, au transport d’hydrogène et à ses usages.

Appel à projet Écosystème territoriaux hydrogène - EcosysH₂{{}}

Cet appel à projet vise à soutenir le déploiement d’infrastructures de production, de distribution et d’usages d’hydrogène renouvelable ou bas carbone afin de contribuer au développement de la filière ainsi qu’à la décarbonation de l’industrie et des activités de transport.

Projets hydrogène en France {{}}

Carte de France métropolitaine, de Guyane et de Réunion des projets hydrogène soutenus par l’ADEME (transcription détaillée ci-dessous)Accès à la carte pour l’agrandir

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Rappel - Débat : l’hydrogène produit par les seules renouvelables ? Ni possible, ni durable - Publié : 1er novembre 2020, 17:57 CET – Autrice : Caroline Nourry – Document ‘The Conversation’

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Caroline Nourry Directrice générale ‘The Conversation France’

L’hydrogène suscite un intérêt grandissant mais cette médiatisation de la filière traduit souvent une grande confusion sur un sujet qui, depuis Jules Verne (1875), n’a cessé d’alimenter les utopies. On pense ici à J.B.S. Haldane (1923) et, plus près de nous, Jeremy Rifkin et son Économie hydrogène (2002).

Trois objectifs différents sont visés dans les différents « plans hydrogène » rendus publics récemment.

Un « verdissement » de la production d’hydrogène de 1 Mt/an en France et 60 Mt/an au niveau mondial pour les industriels « non énergétiques », soit les secteurs de la chimie, de la production d’ammoniac et d’engrais et du raffinage de produits pétroliers.
Un développement des usages énergétiques de l’hydrogène pour décarboner la mobilité lourde (trains, bus et poids lourds) et les réseaux de distribution de gaz.
L’utilisation de l’hydrogène comme moyen de stockage/déstockage permettant l’intégration des renouvelables dans le mix électrique.
Ces trois objectifs sont-ils atteignables par le seul recours à l’électricité des renouvelables, comme certains l’appellent de leurs vœux ?

La Commission européenne considère elle-même cette option comme la seule pertinente, sans aucune argumentation sérieuse toutefois, hormis la baisse avérée mais trompeuse, des coûts de l’électricité renouvelable (solaire photovoltaïque et éolienne) pour produire l’hydrogène par électrolyse.

On mesure là très probablement l’influence de Jeremy Rifkin, qui écrivait dans L’Économie hydrogène :

« Si cette nouvelle technologie n’est pas abandonnée aux grands fournisseurs d’électricité, les piles à combustible permettront à chaque être humain de produire et même d’échanger sa propre électricité. L’ensemble de nos institutions économiques, politiques et sociales, ainsi que nos modes de vie s’en trouveraient transformés. »

Aujourd’hui, seule une estimation précise des ordres de grandeurs et un regard objectif posé sur la formation du coût de production de l’hydrogène par électrolyse, permettent de comprendre que ces objectifs ne peuvent avoir ni le même niveau de priorité, ni forcément aller de pair.

L’impossible compétitivité{{}}

Pour comprendre la formation du coût de production d’hydrogène par électrolyse – un procédé trois fois plus coûteux environ en énergie que le vaporeformage de gaz naturel utilisé presque exclusivement aujourd’hui –, il faut non seulement prendre en compte le prix de l’électricité mais aussi les coûts d’investissement et de maintenance des électrolyseurs.

Comment imaginer que l’utilisation des seuls surplus d’électricité renouvelable, comme l’avancent les différents plans hydrogène, permettrait d’assurer des coûts compétitifs de production d’hydrogène par électrolyse ?

Ces surplus sont construits par accumulation des excédents générés de manière intermittente tout au long de l’année, aux instants où la puissance produite excède la puissance consommée et qui, du fait du fonctionnement du marché de l’électricité, peuvent être vendus à prix très bas, voire négatifs.

Dans ce mode de production, les coûts d’investissement et de maintenance d’installations, nécessairement largement surdimensionnées, domineraient très largement dans la formation du prix au kg de l’hydrogène produit. Les électrolyseurs doivent en effet être dimensionnés à la puissance maximale, même si dans le cas d’alimentation par les surplus, cette puissance n’est atteinte que sur un nombre d’heures très réduit à l’année.

Des études détaillées de l’IEA et, pour la France, de RTE soulignent clairement ce point.

La question centrale des électrolyseurs{{}}

Quelques illustrations chiffrées – reposant sur les lois de la physique, les performances actuelles des électrolyseurs et les perspectives des besoins exprimées dans les plans – permettent d’appréhender l’énormité du défi que représente la production massive d’hydrogène décarboné par électrolyse, dans l’optique d’une neutralité carbone pour 2050.

Pour produire 1 kg d’hydrogène – dont le contenu énergétique de 35 kWh équivaut à celui d’environ trois litres de pétrole et correspond, en gros, à l’énergie stockable dans une batterie automobile de 300 kg – par électrolyse, il faut, en tablant sur un rendement actuel de 70 %, dépenser 50 kWh d’électricité. Soit, en prenant le tarif de 42 €/MWh du mécanisme ARENH, 2,1 €/kg.

L’amélioration du rendement des électrolyseurs permettrait de se rapprocher du coût de production par vaporeformage – soit environ 1,5 €/kg. Mais il faut encore ajouter la contribution du coût d’investissement et de maintenance des électrolyseurs, qui dépend on l’a vu fortement de leur temps d’utilisation.

Il faudra donc une baisse drastique du coût des électrolyseurs pour rendre le procédé compétitif.

La situation la plus favorable, car évitant les surcoûts liés au surdimensionnement, correspondra toujours à celle où les électrolyseurs fonctionnent à leur capacité maximale sur la plus longue partie de l’année, c’est-à-dire aux facteurs de charge les plus élevés.

Doubler la production d’électricité{{}}

La première ambition du plan hydrogène français consiste à substituer totalement 400 kt d’hydrogène décarboné à celui produit par vaporeformage.

Quelle quantité d’électricité faut-il consommer pour y parvenir ? Environ 20 TWh… ce qui requiert une puissance d’électrolyse minimale de l’ordre de 2,5 GW, mais qui devrait être jusqu’à dix plus élevée en utilisant les seuls surplus d’électricité renouvelable.

Avec un coût d’investissement et de maintenance minimal de l’ordre de 1300 €/kW actuellement, cela fait au total, pour des électrolyseurs fonctionnant à pleine charge toute l’année, plus de 3 milliards d’euros au minimum !

Même en espérant une division par deux du prix des électrolyseurs, il faudra d’énormes investissements pour installer une puissance suffisante permettant d’aller au-delà du verdissement de l’hydrogène consommé par l’industrie.

Le plan français ambitionne de substituer, d’ici 2050, 20 % de la consommation finale d’énergie, ce qui correspond actuellement à 31 Mtep de ressources fossiles. Il faudra pour cela produire environ 10 Mt H2/an, nécessitant de l’ordre de 500 TWh d’électricité, ce qui impliquerait donc un doublement de la production nationale.

Comment pourrait-on faire face à une telle augmentation ? Avec l’éolien off-shore ? Son potentiel est estimé pour la France à une capacité de 22 à 30 GW – 65 et 85 TWh/an dans le meilleur des cas. Avec le solaire PV ? La dizaine de GW installés fin 2019 ont produit au plus 12 TWh en 2019.

12 TWh, c’était aussi la production annuelle de la centrale nucléaire de Fessenheim. Une telle centrale alimentant 1,5 GW d’électrolyseurs produirait 250 ktH2/an. Avec les 3 000 éoliennes de 2 MW de puissance unitaire, pouvant permettre de produire chaque année la même quantité d’énergie, il faudrait pour cela, compte tenu de la différence de facteur de charge, installer une capacité d’électrolyse de l’ordre de 9 GW, c’est-à-dire six fois plus grande.

Le nucléaire reste incontournable{{}}

Le solaire et l’éolien ne permettront jamais de produire, en France, les énormes quantités d’électricité requises si l’on veut substituer l’hydrogène aux ressources fossiles ; quant à son rôle d’intégrateur des renouvelables – systématiquement mis en avant –, il ne va pas du tout de pair avec les deux premiers objectifs.

Si la priorité est bien de trouver avec l’hydrogène – directement ou indirectement par la production de carburants de synthèse à base d’hydrogène –, un substitut aux ressources fossiles carbonées, en le produisant donc à partir d’électricité décarbonée, il faut nécessairement combiner optimisation des investissements dans les électrolyseurs, en les faisant fonctionner avec la plus forte charge annuelle, et électricité à bas coût.

L’idée d’utiliser pour cela l’électricité produite à partir de sources renouvelables et surtout ses surplus, pourtant séduisante, s’avère être la plus coûteuse et aussi la plus gourmande en ressources minérales. Cela s’explique déjà par le nécessaire surdimensionnement des installations évoqué plus haut, et pourrait s’avérer encore plus crucial si l’on choisissait l’option des électrolyseurs de type PEM (membranes à échange de protons), qui ne peuvent éviter pour le moment le recours à l’utilisation de métaux nobles. Ce n’est clairement pas une solution durable et à laquelle donner la priorité des investissements.

D’autant que le solaire et l’éolien ne permettront jamais de produire les énormes quantités d’électricité requises. Les Allemands en ont bien conscience, leur plan hydrogène prévoyant l’importation massive d’hydrogène. On peut aussi évoquer la stratégie japonaise, qui envisage d’importer annuellement 10 Mt d’hydrogène en 2050.

Pour rendre possible cette indispensable substitution, il faut investir dans la R&D sur les électrolyseurs, comme le prévoit le plan français dans son actualisation toute récente, mais l’énorme défi ne pourra pas être relevé sans le recours au nucléaire. Ce qui implique aussi d’investir dans la R&D sur le nucléaire de quatrième génération, les réacteurs à très haute température en particulier, qui permettraient, en combinaison avec l’électrolyse à haute température, la production massive et bon marché de cet hydrogène dont rêvait Jules Verne.

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Type d’hydrogène	Méthode de production	Source d’énergie utilisée	Impact environnemental	Caractéristiques
Hydrogène vert{{}}	Électrolyse de l’eau{{}}	Électricité renouvelable (solaire, éolien, hydroélectricité)	Aucune émission de CO₂ ; énergie propre	Le plus écologique. Utilisé dans la transition énergétique.
Hydrogène blanc{{}}	Extraction naturelle (génération géologique)	Processus géologiques naturels{{}}	Faibles émissions en fonction de la méthode d’extraction	Peut être extrait directement de la croûte terrestre par des processus géologiques.
Hydrogène rose{{}}	Électrolyse de l’eau{{}}	Électricité nucléaire{{}}	Faibles émissions ; dépend de la gestion des déchets nucléaires	Produit avec de l’électricité nucléaire, moins de CO₂ mais risque lié aux déchets radioactifs.

Critique principale	Hydrogène vert 🌱	Hydrogène blanc ⚪
Rendement énergétique	Faible	Inconnu / variable
Coût actuel	Élevé	Potentiellement bas
Maturité technologique	Moyenne	Faible
Cadre réglementaire	En cours	Quasi-inexistant
Acceptabilité sociale	Variable	À construire
Potentiel de décarbonation	Fort	Élevé mais incertain

"Les « couleurs » de l’hydrogène : un discours trompeur pour la transition énergétique (Aurore Richel) - Les raisons qui poussent l’Europe à miser sur l’hydrogène pour respecter son objectif de neutralité carbone d’ici à 2050" par Jacques Hallard

Type d’hydrogène

Méthode de production

Source d’énergie utilisée

Impact environnemental

Caractéristiques

Critique principale

Hydrogène vert 🌱

Hydrogène blanc ⚪