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1 - PROPRIÉTÉS DE L’HYDROGÈNE ET DONNÉES TECHNICO-ÉCONOMIQUES

2 - APPLICATIONS STATIONNAIRES ACTUELLES

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3 - APPLICATIONS STATIONNAIRES ÉNERGÉTIQUES

  • 3.1 - Stockage temporaire de l’électricité
  • 3.2 - Power-to-Gas : procédés de méthanation

4 - APPLICATIONS MOBILES

  • 4.1 - Les voitures
  • 4.2 - Les véhicules urbains
  • 4.3 - Les véhicules maritimes
  • 4.4 - Les véhicules aériens
  • 4.5 - Les véhicules spatiaux
  • 4.6 - Les trains

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : K855 v1

Sigles, notations et symboles
Applications mobiles et stationnaires de l’hydrogène dans la transition énergétique

Auteur(s) : André RAHIER

Date de publication : 10 mai 2021

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RÉSUMÉ

Une transition énergétique mondiale est en cours en vue de limiter les émissions de gaz à effet de serre. Elle implique le remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables. Dans ce cadre, l’hydrogène est le meilleur vecteur énergétique. Il permet de faire face à une demande énergétique continue en s’appuyant sur des énergies primaires intermittentes. Les applications mobiles et stationnaires tant actuelles que futures sont présentées. Actuellement, seulement 4 % de l’hydrogène consommé en France sont produits par électrolyse. A l’avenir, on projette de produire davantage d’hydrogène par électrolyse de l’eau en utilisant de l’énergie électrique renouvelable ou à bas carbone. Plus tard, les isotopes de l’hydrogène pourraient même devenir le carburant primaire via la fusion thermonucléaire.

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ABSTRACT

Mobile and stationary hydrogen applications in the energy transition

The world is presently undergoing an energy transition in order to limit the greenhouse gas emissions. This involves replacing fossil fuels by renewable energies. In this framework, hydrogen appears to be the best energy vector. It allows coping with a continuous energy demand, while relying on intermittent primary energies. Existing as well as future mobile and stationary applications are reviewed. Presently, only 4% of the hydrogen consumed in France is produced by electrolysis. It is expected that the production of hydrogen in the future will be more based on water electrolysis, using renewable as well as on low carbon electrical energy. Later, hydrogen isotopes could even become the fuel delivering primary energy through thermonuclear fusion.

Auteur(s)

  • André RAHIER : Docteur en Électrochimie appliquée - Ingénieur chimiste - Chercheur indépendant, Wonck, Belgique

INTRODUCTION

Bien que le gaz dihydrogène soit connu depuis le XVIe siècle, son utilisation à l’échelle industrielle n’a connu un réel essor qu’au XIXe siècle. Les premières applications ont très vite évolué depuis les balbutiements de l’aéronautique (gonflement des aérostats) jusqu’à l’exploitation de son pouvoir calorifique, d’abord comme gaz d’éclairage, puis comme combustible pour moteurs à gaz. Il a ensuite été utilisé comme réactif chimique pour des synthèses diverses (dont celle de l’ammoniac par le procédé Haber en 1909) ainsi que dans le cadre de divers procédés de traitement en pétrochimie (reformage catalytique, hydrogénations diverses, hydrodésulfuration…). Ces procédés sont toujours actuels. Le dihydrogène a aussi été retenu comme carburant pour les lanceurs aérospatiaux. Ses isotopes sont le carburant des futurs réacteurs à fusion nucléaire. Actuellement, il est le meilleur candidat permettant d’assurer la transition énergétique en vue de réduire les émissions de gaz carbonique dans l’atmosphère, permettant ainsi de lutter contre le réchauffement climatique. Les accords de Paris, actés en 2015 par plusieurs Etats du monde entier, forcent à un engagement sans précédent et nous obligent à migrer vers une économie sans rejet de gaz à effet de serre. Cette première étape peut être atteinte en remplaçant les combustibles fossiles par du dihydrogène vert. Une seconde étape, plus ambitieuse encore, consisterait à muter vers une civilisation de l’hydrogène où les isotopes de ce dernier deviendraient le combustible à part entière via la fusion nucléaire. Dans ce cas, c’est aussi la question de l’approvisionnement énergétique mondial qui recevrait une réponse pour de nombreuses années dans le futur. Après un bref rappel des propriétés du dihydrogène, l’article traite des applications actuelles de ce gaz. On distingue les applications stationnaires de celles qui sont mobiles. Un accent particulier est mis sur les applications stationnaires énergétiques offertes par le dihydrogène dans des procédés de stockage de l’énergie électrique. Le dihydrogène n’existe pratiquement pas à l’état naturel. Il ne peut donc pleinement remplir son rôle de substitut aux combustibles fossiles que si sa production ne s’accompagne pas de rejets de gaz à effet de serre. La transition du statut de vecteur énergétique vers celui de combustible à part entière est aussi évoquée ici.

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KEYWORDS

fuel   |   hydrogen   |   energy carrier

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-k855

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Handbook of Chemistry and Physics.  -  56th edition, CRC Press (1975-1976).

  • (2) - AFHYPAC -   Les données de base physico-chimiques sur l’hydrogène.  -  Fiche 1.2 (2018).

  • (3) - AFHYPAC -   Production et consommation d’hydrogène aujourd’hui.  -  Fiche 1.3 (2016).

  • (4) - ADEME -   Hydrogène : analyse des potentiels industriels et économiques en France  -  (2019).

  • (5) - BLOOMBERGNEF -   Hydrogen Economy Outlook  -  (2020).

  • (6) - BASU (S.) -   Recent Trends in Fuel Cell Science and Technology.  -  Springer (2007).

  • ...

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