Fabriqué exclusivement avec énergie renouvelable, l’hydrogène vert apparaît comme une alternative prometteuse aux énergies fossiles polluantes. Mais ce carburant du futur tant vanté peut avoir un écueil.
Certains scientifiques affirment que le manque de données sur les fuites et les dommages potentiels qu’elles pourraient causer est un angle mort pour l’industrie naissante.
Au moins quatre études publiées cette année disent hydrogène perd son avantage écologique lorsqu’il s’infiltre dans l’atmosphère. En effet, il réduit la concentration de molécules qui détruisent les gaz à effet de serre déjà présents, contribuant potentiellement au réchauffement climatique.
Si même 10 % fuient pendant sa production, son transport, son stockage ou son utilisation, les avantages de l’utilisation de produits verts hydrogène plus de combustibles fossiles seraient complètement anéantis, ont déclaré deux scientifiques à Reuters.
Ils disent que le manque de technologie pour surveiller les fuites d’hydrogène signifie qu’il y a un manque de données et que davantage de recherches sont nécessaires pour calculer son impact net sur réchauffement climatique avant que les décisions finales d’investissement ne soient prises.
Pourtant, les gouvernements et les sociétés énergétiques font de gros paris sur l’hydrogène vert.
Dans L’Europe le compression d’énergie provoquée par l’invasion de l’Ukraine par la Russie oblige les gouvernements à rechercher d’autres sources d’énergie – et la flambée des prix du gaz a rendu l’hydrogène vert beaucoup plus abordable.
L’Union européenne a approuvé en septembre 5,2 milliards d’euros de subventions pour des projets d’hydrogène vert. Les États-Unis, quant à eux, ont inclus des milliards de dollars de crédits d’impôt pour l’hydrogène vert dans leur Loi sur la réduction de l’inflation.
Sommes-nous prêts à passer à l’hydrogène vert ?
Des études sur le risque de fuites compromettant les avantages climatiques de l’hydrogène vert ont été publiées par l’Université de Columbia, l’Environmental Defense Fund, les universités de Cambridge et de Reading, et le Frazer-Nash Consultancy.
« Nous avons besoin de bien meilleures données. Nous avons besoin de bien meilleurs appareils pour mesurer la fuiteet nous avons besoin d’une réglementation qui applique réellement la mesure des fuites », déclare Anne-Sophie Corbeau, chercheuse au Center on Global Energy Policy de l’Université de Columbia.
Il estime que les taux de fuite pourraient atteindre jusqu’à 5,6 % d’ici 2050 lorsque l’hydrogène sera utilisé plus largement.
L’institut norvégien de recherche sur le climat CICERO travaille également sur une étude de trois ans et demi, qui doit s’achever en juin 2024, sur l’impact de l’hydrogène émissions. Maria Sand, qui dirige la recherche, dit qu’il y a une grande lacune dans la science.
« Nous devons être conscients des fuites, nous avons besoin de réponses… Il y a un gros potentiel pour l’hydrogène, nous avons juste besoin d’en savoir plus avant de faire la grande transition. »
Quelle est la fréquence des fuites d’hydrogène ?
L’hydrogène n’a pas été surveillé pour les fuites dans le passé, et la plupart du gaz inodore utilisé maintenant est fabriqué là où il est consommé – mais il est prévu de canaliser et bateau il vastes distances.
Le combustibles fossiles L’industrie espère que l’hydrogène pourra éventuellement passer par les infrastructures existantes, telles que les gazoducs et les terminaux d’importation et d’exportation de gaz naturel liquéfié.
Environ 1 % du gaz naturel – qui est principalement méthane – traverser les fuites des infrastructures européennes. Cependant, les taux sont plus élevés dans certains pays dont la Russie, selon des analystes et des images satellites de fuites.
« Il y a beaucoup de choses que nous ignorons sur l’hydrogène », déclare Sand. « Nous ne savons pas encore si nous pouvons supposer qu’il se comportera de la même manière que le méthane. »
Les premiers résultats des tests sur les pipelines du site de recherche de DNV à Spadeadam, dans le nord de l’Angleterre, ont montré que des fuites d’hydrogène se trouvaient aux mêmes endroits et à la même vitesse que gaz naturel. Les entreprises travaillant sur des projets d’hydrogène vert affirment cependant qu’un suivi attentif serait nécessaire.
Les scientifiques et les analystes affirment que les molécules d’hydrogène étant beaucoup plus petites et plus légères que celles du méthane, elles sont plus difficiles à contenir.
Une fois que l’hydrogène pénètre dans les pipelines, il peut affaiblir les tuyaux métalliques, ce qui peut entraîner des fissures. L’hydrogène est également beaucoup plus explosif que gaz naturel ce qui pourrait créer des problèmes de sécurité.
Alors que les fuites potentielles d’hydrogène ne devraient pas être à une échelle qui pourrait faire dérailler tous les plans d’hydrogène vert, toute infiltration éroderait ses avantages climatiques, selon les scientifiques.
Hydrogène vert vs hydrogène gris
L’hydrogène, un gaz hautement combustible qui peut stocker et fournir de l’énergie, est l’élément le plus simple et le plus abondant sur Terre, mais il n’existe généralement pas sous sa forme libre et doit être extrait des composés qui le contiennent, tels que l’eau, charbongaz naturel ou biomasse.
La production de l’hydrogène longtemps utilisé dans les raffineries de pétrole, les usines chimiques et l’industrie des engrais repose sur le gaz naturel ou le charbon, dans des processus qui émettent de grandes quantités de gaz carbonique. Ce type de fossile hydrogène est souvent appelé hydrogène « gris ».
Les experts de l’industrie estiment que près de 95 % des hydrogène La production utilise actuellement des combustibles fossiles et génère autant de CO2 que les émissions du Royaume-Uni et de l’Indonésie combinées.
Hydrogène « vert »en revanche, est fabriqué en utilisant une énergie renouvelable pour séparer l’eau en ses deux composants – eau et oxygène – par électrolyse, sans produire de gaz à effet de serre.
Ce type d’hydrogène « propre » pourrait remplacer combustibles fossiles dans des secteurs qui ne peuvent pas facilement passer à l’électricité, comme la sidérurgie ou le transport lourd.
Le principal attrait de l’utilisation de l’hydrogène comme carburant est que le sous-produit principal est la vapeur d’eau, ainsi que de petites quantités d’oxydes d’azote, ce qui le rend beaucoup moins polluant que les combustibles fossiles – en supposant qu’il ne s’infiltre pas.
Les fuites sont l’un des nombreux problèmes qui affligent l’adoption de l’hydrogène vert, outre les coûts élevés, les problèmes de sécurité et la nécessité d’investir suffisamment énergie renouvelable pour le fabriquer, ainsi que dans l’infrastructure pour stocker et transporter le gaz incolore.
Comment évaluer les risques de fuites d’hydrogène ?
En décembre 2022, Bruxelles a lancé un appel à candidatures pour financer davantage de recherches sur les risques liés à un déploiement à grande échelle de l’hydrogène. Il a demandé à la recherche de montrer comment hydrogène pourrait réduire le réchauffement climatique en remplaçant combustibles fossilesmais aussi comment il pourrait contribuer au réchauffement climatique en cas de fuites.
L’étude de l’Environmental Defense Fund, quant à elle, a exhorté les gouvernements et les entreprises à recueillir d’abord des données sur les taux de fuite d’hydrogène, puis à identifier où les risques étaient les plus élevés et comment les atténuer avant de construire l’infrastructure nécessaire.
Le rapport Frazer-Nash a également indiqué comment les mesures visant à prévenir les fuites d’hydrogène devaient être prises en compte pour permettre des coûts initiaux et de maintenance plus élevés.
« Plus nous en savons sur la façon de le produire dans un durable manière, et la réglementation et la gestion nécessaires, plus cela coûte cher et donc cela limite son utilisation à moins qu’il n’y ait pas d’alternative », explique Richard Lowes, associé principal au groupe de réflexion The Regulatory Assistance Project.
Les projets hydrogène se multiplient dans le monde
Près de 300 projets d’hydrogène vert sont en construction ou ont démarré dans le monde, mais la grande majorité sont de minuscules usines de démonstration, selon les données de l’Agence internationale de l’énergie.
Le plus important se trouve en Chine, où Ningxia Baofeng Energy Group utilise de l’hydrogène vert produit à partir de énergie solaire pour fabriquer des produits pétrochimiques tels que le polyéthylène et le polypropylène.
Le cabinet de conseil DNV prévoit que l’hydrogène vert devrait répondre à environ 12 % de la consommation mondiale énergie demande d’ici 2050 pour atteindre les objectifs climatiques de Paris. Sur la base du rythme actuel de développement et de la modélisation par DNV de l’adoption future, le monde n’est que sur la bonne voie pour atteindre environ 4 %, selon DNV.
David Cebon, professeur de génie mécanique à l’Université de Cambridge, affirme que 4 % pourraient n’être que ce qui est « gérable », compte tenu de l’énorme quantité de énergie renouvelable nécessaire pour fabriquer suffisamment d’hydrogène vert.
Pour remplacer l’hydrogène sale utilisé aujourd’hui dans les raffineries, engrais et les usines chimiques, presque le double de l’électricité produite par chaque éolienne et des panneaux solaires dans le monde entier seraient nécessaires – et c’est avant que l’hydrogène vert ne soit utilisé pour quoi que ce soit d’autre, comme la sidérurgie, le transport ou le chauffage, dit Cebon.
Pourtant, l’UE envisage des mandats pour l’utilisation de l’hydrogène vert dans transporttandis que des pays comme la Corée du Sud, le Japon et la Chine ont des objectifs pour les véhicules à pile à combustible à hydrogène.
Géant de l’énergie PBqui prévoit de construire plusieurs projets d’hydrogène vert, y compris une installation en Grande-Bretagne qui doit démarrer en 2025 et connue sous le nom de HyGreen Teesside, affirme qu’elle développe des systèmes de surveillance des fuites.
« Nous voulons vraiment lancer un effort maintenant pour évaluer à quel point nous pouvons maintenir le niveau de fuite à travers une chaîne de valeur et ce sera la chose critique », a déclaré Felipe Arbelaez, vice-président senior pour l’hydrogène et captage du carbone chez BP.