Ce qu’il faut savoir sur l’hydrogène dans la lutte contre le changement climatique

Le site Web de la Clean Hydrogen Future Coalition l’appelle une «superstar de l’énergie» et l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a calculé que la demande d’hydrogène a plus que triplé depuis 1975.

“Il y a un énorme enthousiasme dans le monde entier”, a déclaré Paula Gant, vice-présidente principale de la stratégie et de l’innovation chez GTI, une organisation visant à libérer le potentiel du gaz naturel et d’autres ressources énergétiques. “Le moment est venu pour l’hydrogène.”

Mais certains appellent à la prudence, notant que la quasi-totalité de l’hydrogène actuellement produit est dérivée de combustibles fossiles, en particulier le gaz naturel. Et une étude publiée l’année dernière a révélé que, si l’on considère ces émissions intrinsèques, prétendument «propres», l’hydrogène peut avoir un impact climatique plus important que le gaz naturel ou le pétrole.

“Les avantages environnementaux de l’hydrogène font actuellement l’objet de vifs débats”, a déclaré Johanna Neumann, directrice principale de la campagne pour une énergie 100 % renouvelable chez Environment America.

Voici quelques réponses aux questions sur le carburant hydrogène.

Qu’est-ce que l’hydrogène et comment l’utiliser ?

L’hydrogène a tristement fait irruption dans la conscience publique le 6 mai 1937, lorsque le dirigeable Hindenburg a explosé. Le dirigeable malheureux a été amarré dans le New Jersey après un voyage de plusieurs jours depuis l’Allemagne. L’explosion, filmée, a tué 35 personnes.

Alors que les dirigeables gonflables sont maintenant en grande partie une antiquité, le gaz léger inflammable a été utilisé plus récemment comme source d’énergie. Cela se produit de deux manières principales : L’hydrogène peut être brûlé, ou brûlé, comme le gaz naturel ou le pétrole. Il peut également être utilisé dans les “piles à combustible”, où l’hydrogène et l’oxygène se mélangent dans une réaction qui crée de l’électricité. Et il existe une litanie d’utilisations réalisées et proposées pour l’hydrogène, du chauffage des maisons à la propulsion des avions.

Quelles sont les différentes manières de produire de l’hydrogène ?

Selon l’AIE, la production d’hydrogène repose « presque entièrement » sur les combustibles fossiles, en particulier le gaz naturel. La méthode de production la plus populaire est connue sous le nom de « réformage du méthane à la vapeur », où le méthane – qui est le principal composant du gaz naturel – réagit avec la vapeur à haute pression pour produire de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone.

L’hydrogène est communément appelé sur un spectre de couleurs, et lorsqu’il est produit à partir de gaz naturel, il est connu sous le nom d’hydrogène « gris ». Il existe également de l’hydrogène « bleu », qui utilise également du gaz naturel, mais le dioxyde de carbone qui est libéré au cours du processus est, à des degrés divers, capté au lieu d’être émis.

Il est également possible d’utiliser l’électricité pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène, idéalement en utilisant de l’électricité provenant de sources renouvelables. “Sur le spectre des couleurs, c’est de l’hydrogène vert”, a déclaré Frank Wolak, président de la Fuel Cell and Hydrogen Energy Association.

Il existe également un certain nombre d’autres arrêts sur la roue chromatique, tels que l’hydrogène «brun», qui provient de la gazéification du charbon, et l’hydrogène «rose», qui est produit lorsque l’électricité provient de l’énergie nucléaire. Mais, quelle que soit la nomenclature, l’hydrogène résultant est moléculairement le même.

L’hydrogène est-il rentable ?

Le coût de l’hydrogène, comparé à celui d’autres sources d’énergie, varie considérablement selon le lieu, a déclaré Daryl Wilson, directeur exécutif du Hydrogen Council. Bien qu’il puisse approcher la parité dans certains endroits, dans d’autres, il peut encore être beaucoup plus cher que des alternatives plus traditionnelles. Aux pompes en Californie, par exemple, la société d’analyse S&P Global Commodity Insights a constaté qu’en décembre 2021, les prix de l’hydrogène étaient environ le double de ceux du diesel.

L’hydrogène vert reste également beaucoup plus cher que l’hydrogène fabriqué à partir de gaz naturel, a déclaré Wilson, expliquant que l’hydrogène vert coûte environ 5 dollars le kilogramme, tandis que l’hydrogène bleu peut coûter moins de 2 dollars le kilogramme. Alors qu’il voit cela changer au fil du temps, il a prédit qu’à court terme, “il y aura une absorption significative de l’hydrogène bleu”.

Dans quelle mesure l’hydrogène est-il respectueux du climat et efficace ?

Les économies d’émissions potentielles de l’hydrogène dépendent largement de la manière dont il est produit, de la manière dont il est utilisé et de la source d’énergie qu’il remplace.

Avec une pile à hydrogène, les seules émissions sont de la vapeur d’eau. Les émissions de gaz à effet de serre sont également relativement faibles lorsque l’hydrogène est brûlé, mais d’autres polluants atmosphériques sont libérés, tels que les oxydes d’azote, qui sont des précurseurs du smog, a déclaré Mark Jacobson, professeur d’ingénierie environnementale à l’Université de Stanford.

Quant à la production, l’hydrogène vert entraîne généralement moins d’émissions réchauffant la planète que l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles. Mais même ce processus peut être très énergivore, a expliqué Neumann, avec Environment America – bien plus que l’utilisation directe d’électricité renouvelable. “Nous pourrions obtenir plus de décarbonation pour notre argent à court terme en utilisant des énergies renouvelables à d’autres fins que pour créer de l’hydrogène”, a-t-elle déclaré.

Malgré les émissions intégrées, de nombreux pays, y compris les États-Unis, considèrent également l’hydrogène bleu comme un carburant “propre”, bien que la production reste très limitée et que l’efficacité de la technologie de capture du carbone ne soit pas claire.

“J’aimerais avoir la capture du carbone, mais nous n’avons pas la technologie parce que nous n’avons vraiment pas atteint ce point”, a déclaré le sénateur. Joe Manchin III (DW.Va.) a déclaré à E&E News l’automne dernier à propos de la technologie au sens large. “Et c’est tellement cher que c’est presque impossible.”

Il y a aussi un effort pour s’éloigner du schéma de couleurs pour classer l’hydrogène vers des mesures plus spécifiques des émissions. “L’intensité carbone est très variable, même au sein d’une même technologie”, a déclaré Zane McDonald, directeur exécutif de l’Open Hydrogen Initiative récemment lancée, une collaboration entre GTI, le National Energy Technology Laboratory du Département de l’énergie et S&P Global Commodity Insights. Selon McDonald, les décisions politiques nécessitent des informations plus granulaires, et l’objectif est d’arriver à une mesure plus simple, telle que des kilogrammes de dioxyde de carbone par kilogramme d’hydrogène.

“Alors que la conversation autour de l’hydrogène mûrit”, a-t-il déclaré, “nous voyons le besoin d’un plus grand niveau de transparence.”

Jacobson, cependant, espère que cette initiative n’est pas simplement “un moyen de justifier l’utilisation de combustibles fossiles comme source d’hydrogène”. Il est le co-auteur de l’étude qui a révélé que lorsque l’ensemble du processus de production est pris en compte, “l’empreinte de gaz à effet de serre de l’hydrogène bleu est supérieure de plus de 20 % à la combustion de gaz naturel ou de charbon pour la chaleur et d’environ 60 % supérieure à la combustion gasoil pour le chauffage. C’est en partie parce que l’équipement de capture du carbone lui-même nécessite de l’énergie pour fonctionner.

Jacobson fait partie de ceux qui plaident pour une utilisation relativement limitée de l’hydrogène, comme dans certains procédés industriels et les véhicules lourds ou aéronefs longue distance, qui sont autant de domaines tenaces à décarboner par d’autres moyens.

Alors que l’hydrogène est un moyen de stocker et de transporter l’énergie renouvelable, Thomas Longden, économiste de l’environnement à l’Université nationale australienne qui a étudié les émissions d’hydrogène, a déclaré que les améliorations de l’efficacité et l’électrification devraient être une priorité plus élevée que le passage à l’hydrogène.

“Si vous pouvez utiliser l’électricité, il y a moins de perte d’énergie”, a déclaré Longden, soulignant également que l’hydrogène devrait être réservé “aux applications difficiles à réduire”. Comme l’a dit Wolak, “vous avez besoin d’hydrogène pour décarboner les secteurs que l’électricité ne peut pas atteindre”.

Qui soutient les carburants hydrogène? Qui est contre ?

Le projet de loi bipartite sur les infrastructures que le Congrès a adopté l’automne dernier prévoyait 9,5 milliards de dollars pour le développement de l’hydrogène. La majeure partie de cet argent – ​​8 milliards de dollars – vise à développer quatre centres de production régionaux à travers le pays pour l’hydrogène propre.

La législation exige qu’un hub soit situé dans les Appalaches, et la Virginie-Occidentale a déjà formé un groupe de travail pour concourir pour ce créneau. « L’hydrogène propre est un carburant révolutionnaire que nous pouvons produire ici même à partir de nos ressources abondantes », a déclaré Manchin lors d’une récente audience du Comité sénatorial de l’énergie et des ressources naturelles. Cela comprenait le gaz naturel, a-t-il dit. Et, malgré les réserves antérieures sur la technologie de capture du carbone, il a ajouté que cela ferait partie de la voie pour garantir que “l’hydrogène est produit à partir de toutes ces sources nationales de la manière la plus propre possible”.

La Clean Hydrogen Future Coalition était “extrêmement favorable” à l’investissement du Congrès. Le conseil d’administration du groupe comprend des sociétés telles que Shell, BP et Chevron, ainsi que le groupe commercial American Gas Association, entre autres. La présidente de la coalition, Shannon Angielski, est directrice du cabinet de relations gouvernementales Van Ness Feldman ; le groupe a dépensé au moins 100 000 $ en lobbying lié à l’hydrogène en 2021, selon les formulaires de divulgation.

Pourtant, d’autres, y compris des membres du Congrès, considèrent l’utilisation généralisée de l’hydrogène comme une menace climatique potentielle.

“Nous devons être attentifs à la réalité que tout l’hydrogène n’est pas propre et rejeter les efforts visant à subventionner davantage l’hydrogène sale”, ont écrit 19 membres libéraux du Congrès dans une lettre aux dirigeants démocrates en octobre. Rép. Alexandria Ocasio-Cortez (DN.Y.) tweeté: “L’hydrogène bleu a des émissions pires que le charbon, enferme une destruction climatique plus puissante que ce que nous faisons maintenant.”

Des organisations de défense de l’environnement telles que le Sierra Club et le NRDC ont également mis l’accent sur une approche mesurée de l’hydrogène. Alors ont des scientifiques.

“L’hydrogène bleu est essentiellement un écran de fumée pour plus de pollution de l’air, l’exploitation minière [and] utilisation de combustibles fossiles avec pratiquement aucun avantage en termes de dioxyde de carbone », a déclaré Jacobson. “Nous ne devrions utiliser que de l’hydrogène vert, et il ne devrait être utilisé que pour certaines applications.”