Hydrogène: comment le produire ? – ÉNERGIE#16

Vidéo

Sources

Dans cette première vidéo sur l’hydrogène, je m’intéresse à sa production. Après un rapide détour par l’hydrogène naturel, je détaille la production à partir de ressources fossiles très majoritaire aujourd’hui. Je parle ensuite de l’électrolyse (on reviendra dessus dans la prochaine vidéo sur l’hydrogène). Puis, j’expose le sujet de la capture et séquestration de carbone qui est très présent dans les documents scientifiques traitant de l’hydrogène. Enfin, je me penche sur des modes de production moins matures mais avec du potentiel (craquage du méthane, cycles thermochimiques… etc).

Les principales sources que j’ai utilisé pour tenter de comprendre cette question complexe sont les suivantes (certaines de ces sources seront davantage utilisées dans les vidéos suivantes) :
– Le rapport de l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE): The Future of Hydrogen (2019) (inscription gratuite nécessaire pour y accéder).
– Le rapport (en français) de l’Académie des Technologies: Rôle de l’hydrogène dans un économie décarbonée.
– Un article de CarbonBrief pour avoir une belle synthèse sur la question de l’hydrogène (en anglais).
Le rapport de RTE sur l’hydrogène (dont on parlera probablement plus la prochaine fois). Je me suis également servi du bilan de la production électrique en 2019 (résumé ici).
– L’article scientifique d’analyse du cycle de vie dont je me suis servi à plusieurs endroits de cette vidéo: Levelized cost of CO2 mitigation from hydrogen production routes – Parkinson et al. (2018).

Un article dans Nature avec des témoignages (et des visions incompatibles entres elles): The hydrogen solution? – Sonja van Renssen (2020).

Un document de l’Afhypac sur les données de base physico-chimiques de l’hydrogène.

Sur l’hydrogène natif (ou hydrogène naturel):
– La petite (7 kW) exploitation existante au Mali (Wikipédia). Un article scientifique détaille tout ça: Occurrence Forms, Composition, Distribution, Origin and Potential Hazard of Natural Hydrogen–Hydrocarbon Gases in Ore Deposits of the Khibiny and Lovozero Massifs: A Review – Valentin A. Nivin (2019)
– Le document de l’Association française pour l’hydrogène et les piles à combustibles (Afhypac) sur l’hydrogène naturel.
– Un article dans The Conversation: Hydrogène pour la transition énergétique : est-on obligé de le fabriquer ?
Abiotic hydrogen (H2) sources and sinks near the Mid-Ocean Ridge (MOR) with implications for the subseafloor biosphere – Worman et al. (2020)
The occurrence and geoscience of natural hydrogen: A comprehensive review – ViacheslavZgonnik (2020)
New Perspectives in the Industrial Exploration for Native Hydrogen – Eric C. Gaucher (2020)

L’Afhypac à propos de la production d’hydrogène à partir de ressources fossiles.

Sur les émissions fugitives de méthane:
– Il faudra que je vous présente un jour le cycle du méthane.
– Un article dans The Conversation sur les fuites de méthane en Colombie-Britannique.
– Un article (en anglais) dans The Conversation sur les émissions de méthane de l’industrie gazière américaine.
Assessment of methane emissions from the U.S. oil and gas supply chain – Alvarez et al. (2018)
Un article de l’Environmental Defense Fund sur le sujet.

Sur l’électrolyse:
– Cette technologie est évoquée dans les différents rapports (notamment AIE).
– Un document de l’Afhypac sur l’hydrogène “vert”.
– Pour les émissions de CO2 des différents modes de production et de l’électricité européenne, je me suis aussi servi d’une étude faite pour les véhicules électriques (et du rapport associé). On peut trouver des résultats similaires dans cette étude: Electricity carbon intensity in European Member States: Impacts on GHG emissions of electric vehicles – A. Moro & L. Lonza (2018).
– Pour faire quelques calculs je prends 52 kWh d’électricité nécessaire pour produire 1 kg de dihydrogène, j’ai pris la même hypothèse que l’AIE.
– Et on en reparlera dans la prochaine vidéo !

Sur le craquage du méthane:
– Cette technologie est évoquée dans les différents rapports (notamment AIE).
Production d’hydrogène décarboné : la troisième voie par Laurent Fulcheri.
Percée industrielle dans le craquage du méthane.
L’entreprise (Monolith Materials) qui emploie une des voies possibles pour le craquage du méthane (évoqué ici et ).
– Wikipédia: Noir de carbone/Carbon black.
Hydrogen and hydrogen-derived fuels through methane decomposition of natural gas – GHG emissions and costs – Timmerberg et al. (2020).
Direct decarbonization of methane by thermal plasma for the production of hydrogen and high value-added carbon black – Gautier et al. (2020)

Sur l’utilisation de chaleur pour produire de l’hydrogène:
– Je me suis servi des rapports listés plus haut (notamment l’AIE)
– Les cycles thermochimiques sont évoqués sur cette page du CNRS et, rapidement et en anglais, sur ce site gouvernemental américain. Pour mon petit exemple je me suis basé sur cette page Wikipédia. Le projet Hydrosol qui utilise un cycle thermochimique et du solaire à concentration.
Solar thermochemical splitting of water to generate hydrogen – C. N. R. Raoa and Sunita Dey (2017)
– Pour les réacteurs nucléaires, il faudrait des réacteurs nucléaires à très haute température (plusieurs voies technologiques existent), voir également la page anglaise de Wikipédia sur le sujet ou ce document de l’IAEA pour ceux qui veulent de la littérature plus technique.
– Pour l’importance que pourrait prendre le nucléaire: le rapport de l’AIE l’évoque, ainsi que cette page gouvernementale américaine et, évidemment, la World Nuclear association dans un article très complet: Hydrogen Production and Uses.
– Wikipédia: Craquage de l’eau/Water splitting, High temperature electrolysis (voir également rapport de l’AIE et ce document de l’Afhypac où l’électrolyse à haute température est évoquée).

Autres:
– J’ai trouvé quelques repères sur la consommation d’eau dans ce document EDF.
– Il y a également un rapport de l’IRENA sur l’hydrogène et un autre de l’Afhypac. Je me suis peu servi de ces rapports mais je m’en servirai peut-être davantage dans la prochaine vidéo.
– J’ai hésité à parler des synergies entre production de dioxygène par électrolyse et capture et séquestration de carbone. Je ne l’ai finalement pas fait parce que c’était déjà long, c’est un sous-sujet compliqué et, surtout, je n’ai pas été capable de juger ce point (par manque d’informations disponibles sur les différentes voies de capture et séquestration de carbone).
– Une méthode de production non conventionnelle d’hydrogène que je n’ai pas évoqué: injecter du dioxygène dans des réservoirs de gaz ou de pétrole.
– Une page web intéressante pour avoir une idée de la maturité de différentes technologies.
Le niveau du débat à la commission européenne.
– Le ministère de la transition écologique a également publié son Plan de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique.

9 réflexions au sujet de “Hydrogène: comment le produire ? – ÉNERGIE#16”

  1. Hello,

    Dans tes recherches tu es tombé sur des choses sérieuses sur l’usage des algues? Tu en parles dans la vidéo sans plus développer. Je manque aussi de sources jusqu’à maintenant là dessus.
    (… prendre le temps de fouiller…)

    NB : sachant qu’à mon sens les algues sont plutôt utiles pour directement obtenir du méthane plutot que de l’hydrogène. Mais vu ton commentaire dans la vidéo l’usage des algues est bien moins abouti que l’enthousiasme de certains peut le laisser croire (Pauli, Aber…)

    En espérant que je n’ai pas posé une question à la ramasse en ayant loupé des éléments.

    Bonne fin d’année
    Rémy

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    • Bonjour,
      Non je n’ai pas trouvé de choses sérieuses. C’est juste une piste que j’évoque. Je pense qu’aujourd’hui c’est plus une piste de recherche qu’autre chose.
      Merci,
      Rodolphe.

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  2. Merci pour cette bibio très complète.
    Toutefois je n’ai pas trouvé de référence au dernier livre de Samuel Furfari “L’utopie hydrogène” ( 2020) qui fait un point précis sur les modes de production et l’utilisation de l’hydrogène.
    Par ailleurs je serai intéressé pour avoir votre point de vue quant aux budgets importants dévolus ces prochaines année à l’Hydrogène tant en France (7 milliard €) en Allemagne (9 milliard €) et en UE, alors que la majorité des experts sont unanimes à considérer l’hydrogène comme inutilisable pour les mobilité (voiture individuelle)

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    • Bonjour,
      J’essaye de mettre les documents qui me servent à produire la vidéo. La liste ne prétend pas être exhaustive !
      Je lis peu de livres et, quand je le fais, je ne le mets pas forcément en source (ce n’est pas aussi accessible qu’un site ou un rapport qu’on peut directement télécharger en pdf).
      Pour les différentes stratégies Hydrogène, il me semble que la priorité est souvent donnée à l’industrie plus qu’à la mobilité légère ? Je suis plutôt d’accord avec l’idée que l’hydrogène a peu d’avenir dans la mobilité légère.
      Bonne journée,
      Rodolphe.

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  3. Bonjour,
    Tout ceci est un recueil de banalités. Dommage qu’un séjour récent d’un an en Norvège ne vous ait pas permis de saisir ce qui se passe réellement là-bas en partie en lien avec l’hydrogène : le côté Janus de la politique norvégienne. Je vous conseille de lire attentivement mon ouvrage “Histoire de l’électrolyse de l’eau”.
    Mon futur ouvrage “L’hydrogène de 1760 à nos jours” est actuellement à l’impression, il sortira dans quelques semaines.
    Question : Je peux pratiquer l’électrolyse de l’eau sans diaphragme, de quelle manière ?
    Attention l’eau est un minéral fossile !

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  4. Bravo pour cette vidéo, je travaille dans le ferroviaire et l’hydrogène est avancé comme une piste pour remplacer le diesel…
    Autre système de production d’énergie en vogue après les éoliennes : la methanisation -par utilisation de biomasse agricole et déchets de l’agro-industrie (abattoirs). Sujet complexe avec notamment le risque agronomique de méthaniser du fumier plutôt que de l’utiliser directement au champ puis utiliser les digestats.

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