L’hydrogène pourrait aider à résoudre la dépendance au gaz en Europe

L’invasion de l’Ukraine a montré que la dépendance au gaz naturel russe est une stratégie instable pour l’Europe. L’énergie hydrogène est un outil qui pourrait aider.

Fin février, la Russie a annoncé qu’elle enverrait des troupes dans deux régions de l’est de l’Ukraine – un précurseur de son invasion à grande échelle quelques jours plus tard. Quelques heures après l’annonce de la Russie, le chancelier allemand Olaf Scholz a répondu en déclarant que son pays arrêtait Nord Stream 2, un nouveau gazoduc qui aurait transporté chaque année des milliards de mètres cubes de gaz naturel de Russie vers les marchés européens.

Arrêter un gazoduc aussi important n’a pas été une décision facile à prendre pour l’Allemagne. Le gaz naturel est la deuxième source d’énergie en Europe, juste derrière le pétrole et les produits pétroliers. En outre, seuls 10 % du gaz naturel consommé dans l’UE sont produits dans l’UE ; le reste est importé. La Russie est de loin la plus grande source de ces importations de gaz avec 41 % du volume.

Mais les sanctions européennes contre la Russie ont contraint le continent à chercher des alternatives au gaz naturel russe. De même, de nombreux pays européens espèrent réduire complètement leur dépendance au gaz naturel, en raison de l’empreinte carbone du gaz. Bien que le gaz naturel ait un taux d’émissions de gaz à effet de serre inférieur à celui d’autres combustibles fossiles comme le charbon et le pétrole, il n’est pas aussi propre que les sources d’énergie renouvelables.

Alors que l’Europe s’éloigne du gaz naturel, l’hydrogène est une source d’énergie qui pourrait aider. « Je pense que l’hydrogène est définitivement considéré comme le futur remplaçant du gaz naturel », déclare Kobad Bhavnagri, responsable de la stratégie de l’institut de recherche énergétique BloombergNEF.

Si vous êtes aux États-Unis, vous n’êtes probablement pas très familier avec l’hydrogène. En Amérique, les discussions sur les énergies renouvelables ont tendance à se concentrer sur l’éolien et le solaire. L’hydrogène a reçu beaucoup moins d’attention de la part des décideurs américains. Bhavnagri attribue cela, en partie, aux grandes réserves de gaz américaines ; les États-Unis n’ont pas encore ressenti l’urgence d’abandonner le gaz naturel. Il n’en va pas de même en Europe, où l’hydrogène a suscité un large intérêt de la part des gouvernements nationaux et de l’UE dans son ensemble.

Aujourd’hui, l’hydrogène représente moins de 2 % de la consommation énergétique globale de l’Europe. L’UE espère augmenter rapidement ce chiffre afin d’aider à atteindre ses objectifs d’émissions. Dans le même temps, l’hydrogène pourrait servir d’ingrédient essentiel dans la voie de l’Europe pour s’éloigner de la dépendance au gaz étranger. « Le passage à l’énergie propre est d’une importance géopolitique pour l’Europe car il les aide à réduire leur dépendance à l’égard des importations – en particulier les importations russes », a déclaré Bhavnagri.

Avant de déterminer si l’hydrogène pourrait détrôner le gaz naturel, il est important de comprendre ce qu’est l’hydrogène et les nombreuses façons dont il peut être produit. Tout comme le gaz naturel, l’hydrogène est un gaz qui libère de l’énergie lorsqu’il est enflammé. Mais, contrairement au gaz naturel, l’hydrogène pur doit être produit par l’homme, plutôt que simplement extrait de la Terre.

L’hydrogène peut être produit de différentes manières. Les trois principales méthodes ont des étiquettes à code couleur et leur empreinte carbone varie considérablement.

Le premier est l’hydrogène gris : hydrogène produit à partir du charbon ou, plus communément, du méthane du gaz naturel. Une réaction particulière entre le méthane (CH4) et la vapeur chaude (H2O) produit de l’hydrogène pur (H2) – mais produit également du dioxyde de carbone (CO2) comme sous-produit. Environ 98 % de l’hydrogène est actuellement gris, ce qui fait de l’hydrogène une source majeure d’émissions mondiales de CO2. La plupart des propositions visent à éliminer l’hydrogène gris dès que possible.

Vient ensuite l’hydrogène bleu. L’hydrogène bleu est produit à partir du même processus que l’hydrogène gris, mais ajoute une étape supplémentaire : la capture et le stockage du dioxyde de carbone en excès. Cela rend le bleu plus propre que le gris, mais ce n’est certainement pas parfait. La technologie de capture du carbone nécessite de l’énergie supplémentaire pour fonctionner et il est presque impossible de capturer 100 % du CO2.

L’hydrogène bleu a suscité beaucoup d’intérêt au Royaume-Uni, en Norvège et aux Pays-Bas, déclare Martin Lambert, chercheur principal à l’Oxford Institute for Energy Studies. « Mais, dans certains pays comme l’Allemagne, l’idée du captage et du stockage du carbone est encore assez impopulaire », note Lambert. De plus, l’hydrogène bleu ne contribuera pas à réduire la dépendance de l’Europe vis-à-vis du gaz étranger, puisque le gaz naturel est la source de la majeure partie de l’hydrogène bleu.

Cela nous amène à l’hydrogène vert – l’enfant de l’affiche du mouvement de l’hydrogène. Bhavnagri explique que l’hydrogène vert est produit par des électrolyseurs – de grandes machines qui séparent essentiellement les réservoirs d’eau en oxygène pur et en hydrogène pur en faisant passer un courant électrique à travers eux. Pour un hydrogène véritablement vert, les électrolyseurs eux-mêmes sont alimentés par des sources d’énergie renouvelables telles que des panneaux solaires ou des éoliennes, de sorte que l’ensemble du processus a des émissions nettes de carbone nulles.

La plupart des propositions européennes sur l’hydrogène se sont concentrées spécifiquement sur l’hydrogène vert, principalement en allouant des financements à la construction d’électrolyseurs. Cela inclut la «stratégie hydrogène» historique de l’UE adoptée en 2020, qui vise à construire six gigawatts de capacité d’électrolyseur dans l’UE d’ici 2024 et 40 gigawatts d’ici 2030. Il semble peu probable que l’UE soit en mesure d’atteindre ces objectifs; une analyse de 2021 indique que l’Europe est seulement sur la bonne voie pour atteindre 2,7 gigawatts de capacité d’électrolyseur d’ici 2025.

Mais l’expansion de la production d’hydrogène vert peut-elle directement aider l’Europe à sortir de sa dépendance au gaz naturel ? Il y a certainement des raisons de croire que c’est possible.

Premièrement, étant donné que l’hydrogène et le gaz naturel sont des formes d’énergie gazeuses, un certain nombre de propositions ont envisagé de réaffecter les pipelines de transport de gaz naturel existants pour accueillir l’hydrogène. Étant donné que l’hydrogène et le gaz naturel ne sont pas chimiquement identiques, cela pourrait nécessiter un peu d’ingénierie, dit Bhavnagri, mais cela pourrait fonctionner. « Au minimum, vous devrez probablement remplacer certains éléments d’infrastructure comme les pompes, les compteurs et les vannes », dit-il.

Dans le même ordre d’idées, Lambert note que l’hydrogène gazeux s’est avéré rendre les pipelines métalliques plus fragiles et sujets à la fissuration, mais les pipelines en plastique ont tendance à bien fonctionner.

Plutôt que de remplacer le gaz naturel par de l’hydrogène, certains experts ont préconisé de mélanger l’hydrogène et le gaz naturel. Lambert dit que les essais de mélange ont été particulièrement réussis au Royaume-Uni. Désormais, le réseau gazier britannique serait prêt à accueillir un mélange à 20 % d’hydrogène dès 2023.

Mais « il n’y a pas grand intérêt » à un mélange gazeux contenant 20% d’hydrogène, déclare Will McDowall, professeur agrégé à l’Institute for Sustainable Resources de l’University College London. McDowall souligne que le mélange d’hydrogène vert dans le réseau de gaz naturel à un taux de 20 % ne réduirait pas les émissions de carbone de 20 %, mais seulement d’environ 7 %. C’est parce que l’hydrogène est moins dense que le gaz naturel, donc une plus grande partie du mélange devra être consommée pour répondre à la même demande d’énergie.

De plus, Bhavnagri affirme que l’électricité est généralement un meilleur choix que l’hydrogène. « Dans presque toutes les circonstances, l’électricité, si vous pouvez l’utiliser, est la meilleure solution », dit-il. « C’est le moins cher et le plus efficace. »

Bhavnagri cite l’exemple du chauffage domestique. Plutôt que de passer à l’hydrogène des maisons chauffées au gaz naturel, Bhavnagri suggère que la transition vers le chauffage électrique est l’option la moins chère et la plus propre – tant que cette électricité provient de sources vertes comme l’énergie solaire ou éolienne.

Du côté des consommateurs, cependant, l’hydrogène présente un avantage par rapport à l’électricité : les citoyens n’auraient pas besoin de remplacer leurs appareils à essence par des appareils électriques, explique McDowall. De plus, Bhavnagri note que l’hydrogène est beaucoup plus facile à stocker que l’électricité ; les batteries sont chères, alors que les cartouches d’hydrogène ne le sont pas.

Mais, en fin de compte, le véritable pouvoir de l’hydrogène brille lorsqu’il s’agit d’industries qui ne peuvent pas être facilement électrifiées. Le meilleur exemple, la plupart s’accordent à le dire, est la sidérurgie. À l’heure actuelle, la production d’acier est en grande partie alimentée par le charbon et provoque 9 % des émissions mondiales de CO2.

Les systèmes à haute température du processus de fabrication de l’acier ne peuvent pas être facilement électrifiés, mais ils peuvent être commutés sur l’hydrogène. En conséquence, de nombreuses entreprises sidérurgiques ont commencé à envisager une transition vers l’hydrogène, explique Bhavnagri. En fait, ce qu’on appelle «l’acier vert» produit par l’hydrogène est déjà vendu en Suède. Si l’impact le plus important de l’hydrogène concerne l’industrie sidérurgique, il se peut que l’hydrogène remplace mieux le charbon que le gaz naturel.

Aujourd’hui, la production européenne d’hydrogène est bien en deçà des objectifs de l’UE. Il y a plusieurs raisons à cela, dit Lambert, mais la plus importante est que l’hydrogène vert (avec ses électrolyseurs à gros budget) reste assez cher.

Pourtant, le coût de l’hydrogène vert n’a cessé de baisser, note Bhavnagri. Alors que les sources d’énergie renouvelables telles que le solaire et l’éolien sont devenues moins chères, l’hydrogène produit de manière renouvelable a fait de même. Pendant ce temps, la guerre de la Russie contre l’Ukraine a fait monter en flèche le prix du gaz naturel.

En raison de développements comme ceux-ci, Bhavnagri est optimiste quant aux perspectives de l’hydrogène. « Si vous me l’aviez demandé il y a deux ans, je n’avais pas cet optimisme », dit-il. « Mais, dans le monde entier, les décideurs politiques soutiennent l’hydrogène, introduisent des stratégies et mettent beaucoup d’argent au travail. »

Pourtant, il y a un autre revers potentiel : la production européenne d’hydrogène devrait être trop faible pour satisfaire les besoins en hydrogène du continent, d’environ 50 %. Ainsi, même si le gaz naturel était progressivement remplacé par l’hydrogène, l’Europe pourrait encore se retrouver dépendante de l’énergie étrangère.

Cela dit, l’Europe dispose d’une variété d’options pour savoir où importer son hydrogène – des options qui « penchent vers l’Afrique plutôt que vers la Russie », déclare Bhavnagri. L’Afrique du Nord, note-t-il, pourrait devenir une source majeure d’hydrogène bon marché en raison du climat ensoleillé de la région qui fait baisser le coût de l’électrolyse solaire. Pourtant, les critiques affirment que le projet européen d’importer de l’hydrogène nord-africain est susceptible d’être inefficace sur le plan énergétique et que l’énergie africaine devrait être orientée vers les besoins locaux. Pour l’instant, la satisfaction de la demande en hydrogène reste une question ouverte pour l’Europe.

Mais, en fin de compte, l’invasion de l’Ukraine par la Russie a montré que l’Europe serait beaucoup plus stable si elle réduisait sa dépendance au gaz naturel. La planète s’en porterait mieux aussi. L’hydrogène n’est qu’une des nombreuses alternatives vertes qui pourraient aider.

Daniel Léonard

Daniel Leonard a récemment obtenu son diplôme conjoint en histoire des sciences et philosophie de l’Université de Harvard. Pendant ses études de premier cycle, il a écrit pour The Harvard Crimson, a travaillé en freelance pour Grunge.com et a lancé une petite chaîne YouTube appelée The Young Futurist. Daniel aime étudier l’intersection entre la technologie et la société dans le passé, le présent et le futur humains. Naturellement, il est un grand fan de science-fiction, de films en particulier.

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