Longtemps, les scientifiques ont pensé que l’hydrogène n’existait pas à l’état naturel. Depuis, ils en ont découvert quelques réserves. Et aujourd’hui, des géologues estiment que la quantité de cet hydrogène dit blanc cachée sous nos pieds pourrait être colossale.

L’hydrogène comme carburant de l’avenir. Ils sont encore nombreux à y croire. Mais pour l’heure, l’hydrogène reste largement produit à partir de ressources fossiles. Avec les émissions de gaz à effet de serre qui vont avec. Alors certains travaillent d’arrache-pied pour rendre l’hydrogène bas-carbone meilleur marché. Et ils progressent. Trop lentement toutefois.

Une récente analyse de BloombergNEF laisse entrevoir que le prix de l’hydrogène vert devrait passer d’une fourchette de 3,74 à 11,70 dollars le kilo aujourd’hui à un niveau situé entre 1,60 et 5,09 dollars le kilo en 2050. C’est bien. Mais tout de même trois fois plus que les estimations publiées par le passé. Ainsi, seules la Chine et l’Inde pourraient réussir à rendre leur hydrogène bas-carbone plus compétitif que l’hydrogène gris — celui produit à partir de combustibles fossiles — d’ici le milieu de ce siècle.

L’hydrogène naturel à la rescousse ?

Alors certains espèrent pouvoir se tourner vers une autre couleur de l’hydrogène. L’hydrogène blanc. Celui qui se cache sous la terre. Car dans notre sous-sol, il peut se produire des réactions chimiques qui en libèrent, lorsque les roches entrent en contact les unes avec les autres. Mais les scientifiques pensaient qu’il s’échappait rapidement vers notre atmosphère. Jusqu’à ce qu’on se mette à en trouver des poches dans différentes régions du monde. En France, en Afrique de l’Ouest, en Albanie. Toute la question restait malgré tout de savoir quelles quantités d’hydrogène notre planète pourrait ainsi être capable de produire naturellement.

Aujourd’hui, des géologues de l’U.S. Geological Survey de Denver (États-Unis) apportent une réponse qui fait tourner la tête. Ils ont mis au point un modèle qui tient compte de nombreux paramètres. Les endroits où il a déjà été trouvé de l’hydrogène blanc. Les réserves connues. Ou encore les taux auxquels ils savent que l’hydrogène peut être produit par des processus naturels. Et ils estiment ainsi que le sous-sol de la Terre pourrait contenir quelque 5 600 milliards de tonnes d’hydrogène naturel. Pour vous faire une idée, sachez que cela correspond à près de 30 fois la quantité de pétrole que les exploitants savent encore présents sous terre.

L’autre question qui brûle dès lors les lèvres, c’est : cet hydrogène est-il techniquement et économiquement accessible ? Les chercheurs reconnaissent que, pour une grande part, sans doute pas. Les réserves — dont la localisation reste inconnue — se trouvant probablement trop profondément enfouies, trop éloignées des côtes ou tout simplement trop petites. Mais ils soulignent qu’exploiter seulement 2 % de ces poches suffirait à répondre à nos besoins énergétiques pendant environ 200 ans…

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L’autonomie en maison individuelle est difficile, car il n’existe pas beaucoup d’options pour le stockage inter-saisonnier de l’électricité solaire. Problème résolu, si l’on en croit ce projet qui nous vient de la Bretagne.

Il s’agit d’une maison expérimentale, baptisée Villa E-ROISE. Elle a été construite dans le Finistère, à Brest. Habitée par un couple de volontaires, elle est dotée d’un système sophistiqué de production et de stockage de l’énergie. Pour ce faire, le bâtiment est doté de panneaux photovoltaïques, d’une batterie électrique, et surtout, d’un système de stockage à l’hydrogène.

Intégré dans le projet COMEPOS (Conception et construction optimisées de maisons à énergie positive), l’expérimentation est menée par deux sociétés bretonnes : le constructeur de maisons individuelles Trecobat (3ᵉ sur le marché français) et la société H2Gremm, spécialisé dans le développement de solutions d’autoconsommation énergétique. L’objectif est ambitieux : atteindre, sur l’année, 90 % d’autonomie sur l’ensemble des besoins énergétique du foyer. Et pour ce faire, ses performances seront suivies pendant 2 ans.

Un stockage à hydrogène sous pression au cœur du système

Outre les panneaux photovoltaïques, la maison est équipée de deux systèmes, décrits comme complémentaire : une batterie, qui conserve l’électricité jusqu’à trois mois, et le générateur à hydrogène H2Gremm qui s’occupe de stocker l’énergie sous forme d’hydrogène d’une saison à l’autre. Le système permet d’optimiser le stockage sur la durée, et en particulier pour disposer d’électricité en hiver, lorsque la production photovoltaïque est insuffisante.

Le système à hydrogène est basé sur l’électrolyse de l’eau pour le stockage de l’électricité et sur l’utilisation d’une pile à combustible pour sa restitution. L’hydrogène est stocké dans douze bonbonnes en acier à haute pression, placées à l’extérieur de la maison. Le système est chiffré à un prix compris entre 25 et 30 000 € – « le prix de l’autonomie ».

Point notable, Trecobat et H2Gremm insistent sur l’intérêt de l’hydrogène vis-à-vis de la mobilité, en évoquant par exemple, la possibilité d’alimenter un vélo à hydrogène, d’une autonomie de 150 km et dont le temps de charge serait inférieur à 1 minute ; les promoteurs n’évoquent pas toutefois la compatibilité de ce système avec les besoins d’une voiture à hydrogène. Sans doute du fait que cette technique ne représente aujourd’hui qu’un volume très faible, et un besoin nettement plus important.

Schéma de principe du système / Image : Bretagne Développement Innovation.

Des perspectives importantes pour l’habitat « zéro carbone »

Ces caractéristiques assez innovantes dans l’habitat conduisent aux porteurs de projet à parler de « rupture technologique majeure ». Si l’on peut s’interroger sur la difficulté à garantir la sécurité de ce type de dispositif incluant de l’hydrogène à haute pression, Trecobat indique toutefois que l’intégration de l’hydrogène ne pose pas de difficulté majeure.

Le constructeur de maisons individuelles croit fermement à sa solution. Déjà détenteur de la marque Trecobat Green, lancée en 2022, il prévoit d’intégrer dans ses produits le stockage à hydrogène de H2Gremm, d’ici 4 à 5 ans. Rendez-vous donc dans quelques années pour scruter la viabilité de la proposition.

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En Inde, l’hydrogène vert, produit à partir d’énergies renouvelables, devient moins cher que l’hydrogène dit « gris », fabriqué à partir de ressources fossiles. Plusieurs mécanismes permettent de l’expliquer.

Hygenco Green Energies Pvt Ltd. l’affirme : son hydrogène vert peut désormais être moins cher que l’hydrogène gris produit en Inde. Et c’est une excellente nouvelle pour soutenir les efforts de décarbonation d’un pays en pleine croissance et dont la demande énergétique ne cesse d’augmenter. Rappelons qu’Hygenco avait été à l’origine de la première centrale à hydrogène 100 % vert en Inde. Le projet « Heartland » avait été mis en service en mars 2022. Une centrale alimentée par 75 mégawatts (MW) de panneaux solaires photovoltaïques et 200 MW d’éoliennes.

Les différentes « couleurs » de l’hydrogène selon son mode de production / Infographie : Révolution Énergétique.

La hausse des prix du gaz fossile et des contrats à long terme

Pour proposer un hydrogène vert — celui qui est fabriqué à partir d’une énergie renouvelable — moins cher que l’hydrogène gris — que l’on produit à partir notamment de gaz fossile —, Hygenco profite d’abord d’une situation conjoncturelle favorable. La guerre en Ukraine a fait grimper les prix du gaz. Et comme l’Inde importe le gaz fossile dont elle a besoin pour produire de l’hydrogène, les coûts de fabrication de l’hydrogène gris ont également augmenté dans le pays. Ils varient désormais entre 2,7 et 4 dollars par kilogramme.

Si Hygenco est aujourd’hui en mesure de proposer des prix compétitifs pour son hydrogène vert, c’est aussi parce que la société propose des contrats à long terme qui permettent de stabiliser les prix. Le projet « Steel One » est de ceux-là. Une centrale solaire flottante, un électrolyseur et un contrat à prix fixe sur 20 ans pour une production qui devrait aller jusqu’à 250 tonnes d’hydrogène vert par an. Un hydrogène vert destiné à décarboner la fabrication d’acier de Jindal Stainless.

Les prix de l’hydrogène vert tirés vers le bas par l’innovation

Mais pour proposer des tarifs si compétitifs, Hygenco a aussi travaillé sur l’efficacité de sa production. Son objectif est de ramener le prix de l’hydrogène vert à pas plus de 1 à 2 dollars le kilo. Comment ? Grâce à des technologies de pointe. Des électrolyseurs — ceux avec lesquels on produit l’hydrogène vert — sans cesse améliorés. Mais aussi l’Internet des objets (IoT), l’intelligence artificielle (AI) et l’apprentissage automatique qui permettent de maximiser les rendements en temps réel. Ils permettent aussi d’optimiser productions d’énergies renouvelables et consommations. Le système a montré son efficacité dès le projet « Heartland ».

D’autres, comme Reliance Industries (RIL), Adani Group, Avaada Group ou encore Thermax, sont engagés sur la même voie. Une concurrence qui devrait encore favoriser un peu plus les innovations et les gains d’efficacité. Pour faire baisser encore les prix de l’hydrogène vert en Inde sans pour autant porter atteinte à la rentabilité de ceux qui en produisent.

Le gouvernement joue lui aussi son rôle en la matière. Il a fixé un objectif de prix et de production pour l’hydrogène vert dans le pays d’ici 2030 de 1,50 dollar le kilo et 5 millions de tonnes. Pour y arriver, plusieurs incitations ont été mises en place comme la réduction des droits d’importation sur les machines nécessaires à la production. Mais des défis subsistent. L’investissement initial, notamment, reste élevé.

Hygenco prévoit de produire 75 000 tonnes d’hydrogène vert par an dès 2026 et d’investir quelque 2,5 milliards de dollars sur 3 ans pour développer ses projets dans tout le pays. D’ores et déjà, le spécialiste de la production d’hydrogène vert vient de lancer un appel d’offres pour quelque 1 125 mégawatts (MW) d’énergie renouvelable — 625 MW de solaire photovoltaïque et 500 MW d’éolien — destinés à alimenter une production d’ammoniac vert. Objectif : en produire 1,1 million de tonnes d’ici 2030. C’est Tata Steel, une entreprise indienne spécialisée dans la sidérurgie, qui en profitera.

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