![](\"https:\/\/blogger.googleusercontent.com\/img\/b\/R29vZ2xl\/AVvXsEi7ZUeDLTwFZFNEgK-oG5QWRJnje47-LNRyKi0q5B1PSLPsl4IpXbY8A6XyIjXolvpWwieaaZq2luqRNHSt0dS0Ye-GVkrlL8kDiy70OCQSJIQnDESjMe3iNc0MwqiTezInTVAQI3VESRlw\/s640\/blogger-image-82645163.jpg\")
<\/a><\/div>\n<\/p>\nLes faits sont t\u00eatus et la physique impitoyable.<\/p>\n
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Article de Michel Gay<\/p>\n
29 septembre 2013<\/p>\n
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(Ce texte court comporte deux annexes pour les plus motiv\u00e9s qui explicitent les r\u00e9sultats donn\u00e9s ici.)<\/p>\n
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Depuis plusieurs d\u00e9cennies on nous fait r\u00e9guli\u00e8rement miroiter que l’hydrog\u00e8ne (gazeux ou liquide) pourrait \u00eatre un moyen de stocker l’\u00e9nergie et, notamment, le surplus d’\u00e9lectricit\u00e9 produit par des \u00e9nergies intermittentes comme les \u00e9oliennes et les panneaux photovolta\u00efques. Il serait alors inject\u00e9 dans le r\u00e9seau actuel de gaz naturel ou retransform\u00e9 en \u00e9lectricit\u00e9 dans une pile \u00e0 combustible (PAC) par exemple. Il pourrait aussi remplacer l’essence et le diesel dans nos v\u00e9hicules.<\/p>\n
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Au-del\u00e0 du cadre des r\u00e9flexions actuelles sur la transition \u00e9nerg\u00e9tique, certains \u00e9voquent m\u00eame une future “civilisation de l’hydrog\u00e8ne”.<\/p>\n
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Qu’en est-il vraiment ?<\/p>\n
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L\u2019hydrog\u00e8ne (H2) est une \u00e9nergie qui appara\u00eet tellement merveilleuse qu’elle est tout d’abord “stup\u00e9fiante”…. Avec l’H2, on voit la vie en rose et tout devient possible, ou presque.<\/p>\n
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Lorsqu\u2019on s\u2019y int\u00e9resse comme \u00e9ventuelle \u00e9nergie idyllique du futur pour succ\u00e9der aux carburants fossiles (p\u00e9trole, gaz, charbon), on commence par monter tr\u00e8s vite et tr\u00e8s haut dans le r\u00eave avec une sensation euphorisante. L\u2019avenir \u00e9nerg\u00e9tique du monde devient simple et radieux.<\/p>\n
Certains refusent m\u00eame de redescendre sur terre et prennent leurs r\u00eaves pour des r\u00e9alit\u00e9s.<\/p>\n
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En effet, on peut extraire l’H2 de l\u2019eau. Apr\u00e8s l\u2019avoir utilis\u00e9 soit pour se chauffer, soit pour actionner directement un moteur \u00e0 combustion ou un moteur \u00e9lectrique via une PAC, il se recombine avec l\u2019oxyg\u00e8ne de l\u2019air pour redonner de l\u2019eau. Quoi de plus simple, de plus propre et de plus \u00e9cologique ? Et l’eau, ce n’est pas ce qui manque dans les oc\u00e9ans et les fleuves.<\/p>\n
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Ce serait donc une \u00e9nergie disponible en quantit\u00e9 in\u00e9puisable, renouvelable et quasiment non polluante.<\/p>\n
Quel r\u00eave extraordinaire ! Pourquoi n\u2019y a-t-on pas pens\u00e9 plus t\u00f4t ? Pourquoi n\u2019a-t-elle pas d\u00e9j\u00e0 remplac\u00e9 le p\u00e9trole, le gaz naturel et le charbon depuis plus d’un si\u00e8cle ?<\/p>\n
L’H2 a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert par Cavendish en 1766 et nomm\u00e9 par Lavoisier en 1783. Le proc\u00e9d\u00e9 de la pile \u00e0 combustible (PAC) a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert en 1838 et la premi\u00e8re PAC a \u00e9t\u00e9 construite en 1841\u2026<\/p>\n
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Y aurait t-il un complot mondial anti-hydrog\u00e8ne maniganc\u00e9 par des lobbies sournois pour d\u00e9fendre la supr\u00e9matie du p\u00e9trole, du gaz et du charbon ?<\/p>\n
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D’o\u00f9 vient l’hydrog\u00e8ne ?<\/p>\n
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Bien que l’hydrog\u00e8ne soit l’\u00e9l\u00e9ment le plus abondant sur la plan\u00e8te, il n’existe pas de puits ni de source d’H2. Il est combin\u00e9 \u00e0 d’autres \u00e9l\u00e9ments, notamment \u00e0 l’oxyg\u00e8ne sous forme d’eau (H2O) et au carbone sous forme de m\u00e9thane (CH4). Ce n\u2019est pas une source d\u2019\u00e9nergie qui existe \u00e0 l’\u00e9tat naturel sur terre. L\u2019H2, comme l\u2019\u00e9lectricit\u00e9, doit \u00eatre produite et permet de transporter de l\u2019\u00e9nergie d\u2019un endroit \u00e0 un autre ou de la stocker avant son utilisation. On dit que c\u2019est un vecteur d\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n
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Pour l’obtenir en grande quantit\u00e9, il faut le s\u00e9parer d’autres \u00e9l\u00e9ments, soit par \u00e9lectrolyse de l’eau (il faut donc produire de grandes quantit\u00e9s d’\u00e9lectricit\u00e9), soit par des proc\u00e9d\u00e9s thermiques ou chimiques \u00e0 l\u2019aide d\u2019une autre \u00e9nergie source… qui doit \u00eatre abondante et bon march\u00e9 car la fabrication de l’H2 est co\u00fbteuse en \u00e9nergie.<\/p>\n
L’\u00e9nergie nucl\u00e9aire semble une bonne candidate (la seule ?) lorsqu’on a retir\u00e9 le p\u00e9trole, le gaz et le charbon. Les \u00e9nergies solaires et \u00e9oliennes ne pourront que servir d’appoints marginaux (surplus ponctuels de productions \u00e9lectriques) devant l’\u00e9normit\u00e9 des besoins d’un pays ou du monde.<\/p>\n
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Si on pense \u00e0 l\u2019H2 pour remplacer dans le futur, m\u00eame partiellement, les sept milliards de TEP uniquement de p\u00e9trole et de gaz consomm\u00e9es par an dans le monde, les seules solutions viables actuellement envisag\u00e9es sont l\u2019\u00e9lectrolyse et la thermolyse de l\u2019eau pour produire les milliards de tonnes d\u2019H2 par an qui seront n\u00e9cessaires.<\/p>\n
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Bien entendu, l’H2 n’est une \u00e9nergie potentiellement formidable que si elle est extraite de l’eau !<\/p>\n
En effet, pour des raisons de co\u00fbts, l’H2 est aujourd’hui extrait du p\u00e9trole, du gaz et du charbon qu’il est cens\u00e9 remplacer…<\/p>\n
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Comment utiliser l’hydrog\u00e8ne ?<\/p>\n
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Les propri\u00e9t\u00e9s physiques de l’H2 en font un gaz encombrant.<\/p>\n
A la pression atmosph\u00e9rique, trois m3 d’H2 (3000 litres) contiennent l’\u00e9quivalent en \u00e9nergie d’un litre d’essence (9 kWh). On comprime donc g\u00e9n\u00e9ralement l’H2 \u00e0 200 bars ou \u00e0 700 bars ou on le liqu\u00e9fie, ce qui consomme de plus en plus d’\u00e9nergie \u00e0 chaque \u00e9tape.<\/p>\n
Il ne faut alors plus que 7 litres d’H2 \u00e0 700 bars ou 4 litres d’H2 liquide (\u00e0 – 253\u00b0C dans un contenant isolant et volumineux) pour disposer de l’\u00e9quivalent \u00e9nerg\u00e9tique d’un litre d’essence.<\/p>\n
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Dans les v\u00e9hicules ?<\/p>\n
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L’hydrog\u00e8ne liquide est difficile \u00e0 conserver dans des voitures particuli\u00e8res (fuites). Par rapport \u00e0 l\u2019essence, pour parcourir 600 km, aujourd’hui le meilleur compromis est le r\u00e9servoir d’hydrog\u00e8ne \u00e0 700 bars qui est pr\u00e8s de dix fois plus gros que le r\u00e9servoir d’essence (400 litres au lieu de 42 litres) et six fois plus lourd (240 kg au lieu de 40 kg).<\/p>\n
On peut cependant encore l’ins\u00e9rer dans une voiture moyenne, m\u00eame s\u2019il y a forc\u00e9ment moins de place disponible et de charge utile possible.<\/p>\n
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Il en co\u00fbterait aujourd’hui au minimum 17 \u20ac TTC pour faire 100 km avec de l’H2 issu d’une \u00e9lectrolyse industrielle, alors que 7 l d’essence \u00e0 1,5\u20ac TTC co\u00fbtent 10,5\u20ac \u2026 et que 7l d’essence \u00e0 2\u20ac co\u00fbtent 14\u20ac. Il faudrait atteindre au minimum 2,5 \u20ac le litre (7 x 2,5 = 17,5 \u20ac) pour commencer \u00eatre financi\u00e8rement concurrentiel, compte tenu des inconv\u00e9nients (poids, volume, autonomie, recharges,\u2026).<\/p>\n
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En stockage d’\u00e9lectricit\u00e9 ?<\/p>\n
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A partir de l’\u00e9lectricit\u00e9 initiale, il y a une perte de 50 % pour obtenir de l’H2 liquide puis, au minimum, une nouvelle perte de 50% pour transformer l’H2 en \u00e9lectricit\u00e9 dans une PAC. Le rendement global en y incluant les pertes diverses (transport, stockage,\u2026) est donc de moins de 25% (il y a 75% de pertes).<\/p>\n
Sans compter l’amortissement du prix de la PAC et le prix de la main d’\u0153uvre, le co\u00fbt de l’\u00e9lectricit\u00e9 “sortante” est donc au minimum quatre fois plus \u00e9lev\u00e9 que le prix de l’\u00e9lectricit\u00e9 “entrante”.<\/p>\n
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Il existe aussi la possibilit\u00e9 d’insertion d’H2 dans le r\u00e9seau de gaz naturel ou de constructions de gazoducs d\u00e9di\u00e9s qui requi\u00e8rent des investissements \u00e9lev\u00e9s et soul\u00e8vent certains probl\u00e8mes techniques tels que les fuites dues \u00e0 la plus petite taille de la mol\u00e9cule d’hydrog\u00e8ne en comparaison du gaz naturel. L’\u00e9nergie d\u00e9pens\u00e9e pour son transport est aussi trois fois plus importante.<\/p>\n
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Pourra t-on s’offrir cette gabegie \u00e9nerg\u00e9tique et financi\u00e8re ?<\/p>\n
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Conclusion<\/p>\n
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L’usage \u00e9nerg\u00e9tique de l’H2 est actuellement quasiment inexistant au niveau mondial (1% pour les fus\u00e9es) parce qu’il est difficile \u00e0 manier, conditionner, transporter, stocker\u2026 ce qui le rend peu pratique \u00e0 utiliser et tr\u00e8s co\u00fbteux \u00e0 exploiter.<\/p>\n
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Dans ces conditions, l\u2019H2 ne remplacera certainement pas le p\u00e9trole tant que ce dernier sera disponible \u00e0 moins de 300$ le baril. Cette succession ne commencera probablement pas, h\u00e9las, avant plusieurs dizaines d’ann\u00e9es (au moins 50 ans et probablement pour le si\u00e8cle en cours) en dehors d\u2019op\u00e9rations publicitaires cibl\u00e9es et de projets exp\u00e9rimentaux (parfois “bidons”) subventionn\u00e9s par les contribuables.<\/p>\n
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Il faut surtout retenir que l’\u00e9conomie hydrog\u00e8ne consomme en amont 75% \u00e0 90 % de l’\u00e9nergie produite par une autre source d’\u00e9nergie (nucl\u00e9aire, vent, soleil, biomasse,\u2026) pour n’en livrer que 10 \u00e0 25% \u00e0 l’utilisateur final \u00e0 un co\u00fbt \u00e9lev\u00e9, et pour longtemps.<\/p>\n
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Il faudra vraiment en avoir besoin pour gaspiller autant d’\u00e9nergie et donc \u2026 d’argent.<\/p>\n
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En tant qu’\u00e9nergie pouvant r\u00e9pondre aux besoins de l’humanit\u00e9, l\u2019H2 est une difficile solution d’avenir qui risque malheureusement de le rester fort longtemps.<\/p>\n
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Annexe 1<\/p>\n
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I) Production de l’H2.<\/p>\n
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Si beaucoup d’attention est port\u00e9e sur l’utilisation de l’hydrog\u00e8ne dans diverses applications, beaucoup moins d\u2019attention est port\u00e9e aux proc\u00e9d\u00e9s de sa production en amont.<\/p>\n
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On peut produire de l\u2019H2 d\u2019au moins une dizaine de fa\u00e7ons :<\/p>\n
Citons par exemple :<\/p>\n
– Soit \u00e0 partir de charbon par chauffage (ce qui a \u00e9t\u00e9 fait et \u00e7a s\u2019appelait le gaz de ville jusque dans les ann\u00e9es 60).<\/p>\n
– Soit \u00e0 partir de gaz naturel avec de la vapeur d\u2019eau. C\u2019est la m\u00e9thode industrielle la plus employ\u00e9e dite de reformage. Plus de 90% de la production mondiale d’H2 est issue du gaz naturel par cette m\u00e9thode. Il est \u00e0 noter que la quantit\u00e9 de CO2 \u00e9mise par cette fili\u00e8re est sup\u00e9rieure \u00e0 celle \u00e9mise par la combustion directe de ce gaz (dans un moteur par exemple).<\/p>\n
– Soit \u00e0 partir de biomasse par gaz\u00e9ification. La biomasse pourra repr\u00e9senter un appoint local dans certains pays mais il reste des difficult\u00e9s techniques de mise en \u0153uvre et surtout d\u2019approvisionnement \u00e0 tr\u00e8s grande \u00e9chelle.<\/p>\n
– Soit \u00e0 partir de micro-organismes photosynth\u00e9tiques (production en laboratoire mais jamais \u00e0 grande \u00e9chelle).<\/p>\n
– Soit \u00e0 partir d\u2019eau et il existe trois m\u00e9thodes :<\/p>\n
o par \u00e9lectrolyse (c\u2019est aujourd\u2019hui moins de 1% de l\u2019H2 fabriqu\u00e9 dans le monde) ou, dans le futur,<\/p>\n
o par thermolyse ou craquage thermochimique de la mol\u00e9cule d\u2019eau \u00e0 tr\u00e8s haute temp\u00e9rature (minimum 900\u00b0C jusqu\u2019\u00e0 3000\u00b0C) envisag\u00e9 dans certaines futures centrales nucl\u00e9aires VHTR (Very High Temperature Reactor),<\/p>\n
o et aussi par photo-\u00e9lectrolyse sur un semi-conducteur.<\/p>\n
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II) Chiffres et ordres de grandeur.<\/p>\n
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Afin d\u2019\u00e9viter le travers de ceux qui, par int\u00e9r\u00eat ou par na\u00efvet\u00e9, sautent comme des cabris en criant \u00ab l’hydrog\u00e8ne, l’hydrog\u00e8ne \u00bb, il est n\u00e9cessaire de conna\u00eetre quelques chiffres pour avoir \u00e0 l\u2019esprit des ordres de grandeur \u2026 qui douchent les ardeurs.<\/p>\n
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Un kg de p\u00e9trole contient 12 kWh d\u2019\u00e9nergie sous forme de chaleur quand on le fait br\u00fbler. Le p\u00e9trole (ainsi que ses d\u00e9riv\u00e9s l\u2019essence, le diesel,\u2026) est un produit miraculeux car c\u2019est un condens\u00e9 fabuleux d\u2019\u00e9nergie qui a surtout la bonne id\u00e9e d\u2019\u00eatre liquide \u00e0 la pression et temp\u00e9rature ambiante et donc facilement stockable et manipulable (ce qui n\u2019est pas le cas par exemple du gaz naturel et surtout de l\u2019hydrog\u00e8ne).<\/p>\n
Un litre d\u2019essence p\u00e8se environ 0,7 kg (densit\u00e9 = 0,72) et contient 9 kWh (en fait, 8,8 kWh mais on retiendra 9 kWh). Dans la suite du document, le terme “essence” regroupe tous les carburants issus du p\u00e9trole (essence, gas-oil, k\u00e9ros\u00e8ne,\u2026)<\/p>\n
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Dans la pratique d\u2019une \u00e9lectrolyse industrielle, il faut 1 litre d\u2019eau et 5 kWh d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 pour fabriquer un “normal m\u00e8tre cube” (Nm3) d\u2019H2 (soit 1000 litres d’H2 sous forme de gaz \u00e0 0\u00b0 C, \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique) qui contient 3 kWh d’\u00e9nergie, soit l’\u00e9quivalent d’un tiers de litre d’essence\u2026<\/p>\n
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L\u2019H2 \u00e9tant un gaz tr\u00e8s peu dense, sa densit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie par volume est tr\u00e8s faible aussi (3 kWh \/ m3). Pour diminuer ce grand volume encombrant et contenant peu d’\u00e9nergie, on comprime ce gaz jusqu’\u00e0 700 bars, voire davantage. On peut aussi le liqu\u00e9fier \u00e0 -253\u00b0C.<\/p>\n
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En terme d’\u00e9nergie “contenue” :<\/p>\n
1 kg d\u2019H2 = 11 Nm3 = 13,6 l d\u2019H2 liquide = 23,3 l d\u2019H2 \u00e0 700 bars et contient 33 kWh d\u2019\u00e9nergie produit par 52 kWh d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 (le rendement est de 63% en pratique industrielle par \u00e9lectrolyse).<\/p>\n
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Un litre d’H2 liquide p\u00e8se 73,5 g et contient 2,4 kWh donc 4 litres H2 liquide = 9,6 kWh<\/p>\n
Un litre d’H2 \u00e0 700 b p\u00e8se 43g et contient 1,4 kWh donc 7 litres H2 \u00e0 700 b = 9,8 kWh<\/p>\n
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On en d\u00e9duit en terme d’\u00e9nergie (approximativement) :<\/p>\n
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1 litre essence = 9 kWh = 7 litres H2 \/ 700 b = 4 litres H2 liquide. <\/p>\n
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Les arrondis peuvent \u00eatre int\u00e9gr\u00e9s dans les pertes d’H2. Ce gaz a une f\u00e2cheuse tendance \u00e0 s’\u00e9chapper de ses contenants car la mol\u00e9cule d’H2 est tr\u00e8s petite et elle traverse l’acier et le plastique.<\/p>\n
<\/p>\n
Par comparaison :<\/p>\n
1 litre de Butane liquide (239 litres gazeux \u00e0 15\u00b0C \/ 1bar) = 7,4 kWh<\/p>\n
1 litre de Propane liquide (311 litres “\u200b”\u200b” ) = 6,6 kWh<\/p>\n
1 litre d’hydrog\u00e8ne liquide (810 litres ” “\u200b”\u200b) = 2,4 kWh<\/p>\n
1 litre d’hydrog\u00e8ne \u00e0 700 bars (470 litres “\u200b “\u200b”\u200b) = 1,4 kWh<\/p>\n
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III) Utilisation et stockage de l’H2 dans des v\u00e9hicules.<\/p>\n
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Il y a deux mani\u00e8res d’utiliser l’H2 dans des v\u00e9hicules. <\/p>\n
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1) Soit on utilise directement l\u2019H2 dans un moteur \u00e0 explosion conventionnel dit encore Moteur \u00e0 Combustion Interne (MCI). Avec un MCI, le rendement est de 25% (on r\u00e9cup\u00e8re 25% de l\u2019\u00e9nergie de l’H2 contenue dans le r\u00e9servoir pour faire avancer le v\u00e9hicule, comme avec l’essence).<\/p>\n
<\/p>\n
2) Soit on transforme l\u2019H2 en \u00e9lectricit\u00e9 dans une Pile \u00e0 Combustible (PAC) pour faire tourner un moteur \u00e9lectrique. Avec une PAC, le rendement est de 50%.<\/p>\n
<\/p>\n
En fait, ces chiffres peuvent grandement varier suivant les conditions d\u2019utilisation du v\u00e9hicule (autoroute, ville, route de montagne,\u2026), comme avec un v\u00e9hicule \u00e0 essence.<\/p>\n
<\/p>\n
A ce stade du raisonnement, il apparaitrait plus rentable de transformer l\u2019H2 en \u00e9lectricit\u00e9 dans une PAC. Mais une PAC est fabriqu\u00e9e avec du platine qui sert de catalyseur (le platine est rare et cher) et avec une membrane sp\u00e9cifique (ch\u00e8re aussi) qui sert d’interface entre les \u00e9lectrodes.<\/p>\n
Actuellement, une PAC pour alimenter un moteur de 80 kW d\u2019une voiture moyenne co\u00fbte 40.000 \u20ac (5000\u20ac\/kW) et couterait de 4000\u20ac \u00e0 10.000\u20ac (60$\/kW)\u2026 si 500.000 voitures “PAC” \u00e9taient produites par an.<\/p>\n
<\/p>\n
Donc, en attendant que le prix d\u2019une PAC soit divis\u00e9 au moins par cinq et que les probl\u00e8mes de fiabilit\u00e9 soient r\u00e9solus, br\u00fbler de l’H2 dans un MCI a des attraits certains en terme de co\u00fbts pour encore de nombreuses ann\u00e9es.<\/p>\n
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<\/p>\n
Il y a aussi deux mani\u00e8res de stocker l\u2019H2 dans un v\u00e9hicule.<\/p>\n
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1) Soit on le compresse jusqu\u2019\u00e0 700 bars en utilisant 15% de l\u2019\u00e9nergie stock\u00e9e.<\/p>\n
<\/p>\n
2) Soit on le liqu\u00e9fie \u00e0 \u2013 253\u00b0C en utilisant au moins 35% de l\u2019\u00e9nergie stock\u00e9e.<\/p>\n
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Un litre d\u2019H2 liquide (73,5 g) contient seulement 2,4 kWh. Mais pour l’obtenir, il aura fallu produire 0,8 Nm3 d’H2 gazeux par \u00e9lectrolyse avec 3,8 kWh d’\u00e9lectricit\u00e9 et ajouter encore 1 kWh juste pour le liqu\u00e9fier. Soit au total 4,8 kWh pour obtenir un litre d’H2 liquide contenant 2,4 kWh.<\/p>\n
Il y a donc une perte de plus de 50% \u00e0 partir de la production d’\u00e9lectricit\u00e9 pour obtenir de l’H2 liquide, sans tenir compte des pertes de transport, de transfert et de stockage.<\/p>\n
<\/p>\n
On pourrait croire qu’il vaudrait mieux utiliser l\u2019H2 liquide qui prend moins de place. Mais, pour une m\u00eame \u00e9nergie emport\u00e9e, l\u2019H2 liquide co\u00fbte plus cher \u00e0 fabriquer.<\/p>\n
“Pour liqu\u00e9fier l\u2019hydrog\u00e8ne, l\u2019\u00e9nergie requise est encore plus importante surtout pour les petits liqu\u00e9facteurs. Toujours \u00e9valu\u00e9e en perte de pouvoir \u00e9nerg\u00e9tique cette d\u00e9pense d\u2019\u00e9nergie va de 150% de perte (!!) pour les unit\u00e9s produisant quelques kg d\u2019hydrog\u00e8ne liquide par heure \u00e0 seulement 30% pour celles produisant au moins 1 t\/heure”.<\/p>\n
<\/p>\n
Et, surtout, conserver l\u2019H2 liquide \u00e0 -253\u00b0 ne s’effectue pas sans pertes. Il faut un r\u00e9servoir de type \u00ab thermos \u00bb. Malgr\u00e9 son enveloppe isotherme, il s\u2019\u00e9vapore continuellement en bouillant. Pour une voiture (le volume et l’isolation du r\u00e9servoir sont n\u00e9cessairement r\u00e9duits), les pertes vont de 1 \u00e0 5% par jour. En 15 jours, la moiti\u00e9 du r\u00e9servoir peut s’\u00eatre \u00e9vapor\u00e9e. Ce qui diminue encore le rendement et augmente le co\u00fbt d’utilisation.<\/p>\n
<\/p>\n
Compte tenu des fuites importantes d’H2 liquide et pour des raisons de co\u00fbts et d\u2019utilisation courante, il semble pr\u00e9f\u00e9rable, aujourd\u2019hui et dans un avenir \u00ab raisonnable \u00bb, de choisir l\u2019H2 comprim\u00e9 \u00e0 700 b utilis\u00e9 directement dans un MCI (sans pile \u00e0 combustible et moteur \u00e9lectrique).<\/p>\n
<\/p>\n
Une troisi\u00e8me possibilit\u00e9 “technique” est \u00e0 mentionner: le stockage dans les hydrures.<\/p>\n
“Le stockage de l\u2019hydrog\u00e8ne dans les hydrures m\u00e9talliques est en rapport quantit\u00e9 stock\u00e9e\/volume du r\u00e9servoir trois fois sup\u00e9rieur \u00e0 celui du gaz comprim\u00e9 et offre en cela de l\u2019int\u00e9r\u00eat pour la voiture particuli\u00e8re. En revanche, en raison du poids \u00e9lev\u00e9 des hydrures m\u00e9talliques, le pourcentage poids stock\u00e9\/poids du r\u00e9servoir, quelques 1%, est le plus d\u00e9favorable de tous les modes de stockage.<\/p>\n
Concernant la distribution proprement dite, il n\u2019est gu\u00e8re possible d\u2019envisager un transfert direct car l\u2019hydruration qui correspond au remplissage est tr\u00e8s exothermique, et donc exige un refroidissement \u00e9nergique du r\u00e9servoir et de plus, il est un processus physico-chimique lent. Un remplacement du r\u00e9servoir vide par un plein pourrait \u00eatre une meilleure solution \u00e0 la condition, l\u00e0 encore, de disposer d\u2019un \u00e9quipement de manutention adapt\u00e9 au poids, 100 kg ou plus, des r\u00e9servoirs \u00e0 hydrures.<\/p>\n
<\/p>\n
Le stockage dans les hydrures (peu d\u00e9velopp\u00e9 et correspondant \u00e0 beaucoup de cas particuliers) ne permet pas d\u2019avancer des \u00e9valuations chiffr\u00e9es sur les quantit\u00e9s d\u2019\u00e9nergie qu\u2019il requiert. Mais sachant que l\u2019hydrog\u00e8ne doit au pr\u00e9alable \u00eatre comprim\u00e9 et que pour le r\u00e9cup\u00e9rer l\u2019hydrure doit \u00eatre chauff\u00e9, la quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie \u00e0 mettre en jeu sera interm\u00e9diaire entre celle que demandent la compression et la liqu\u00e9faction”.<\/p>\n
<\/p>\n
Dans la suite de ce document, l\u2019analyse se concentre donc principalement sur la fili\u00e8re \u00e0 “700 b” avec MCI.<\/p>\n
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IV) Le cas d’une voiture “moyenne”.<\/p>\n
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Pour une voiture moyenne avec “moteur \u00e0 combustion interne” (MCI) consommant 7 litres d’essence par 100 km, il faut donc 2 kg d\u2019H2 (contenant 66 kWh) pour parcourir 100 km ce qui repr\u00e9sente un volume de 49 litres d’H2 \u00e0 700 bars (ou 28 litres d’H2 liquide qui “fuit” rapidement).<\/p>\n
<\/p>\n
En prenant en compte les 20% (minimum) de pertes de compression, transport, stockage, il faut donc produire 2,5 kg d\u2019H2 n\u00e9cessitant environ 130 kWh d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 (2,5 x 52 kWh = 130 kWh) pour parcourir 100 km “\u00e0 l’H2” avec une voiture moyenne ayant un moteur “normal” (MCI).<\/p>\n
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Le rendement m\u00e9canique d’un MCI \u00e9tant d’environ 25%, il reste 16 kWh fournis “aux roues” pour faire 100 km \u00e0 partir des 66 kWh contenus dans les 2 kg d’H2.<\/p>\n
<\/p>\n
Le rendement de la centrale \u00e9lectrique “jusqu’aux roues” est donc au final de 10% \u00e0 15 % pour un moteur MCI aliment\u00e9 par un r\u00e9servoir \u00e0 700 bars (16 kWh \u00ab aux roues \u00bb \/ 130 kWh d’\u00e9lectricit\u00e9 produits \u00e0 l’origine = 12,3%).<\/p>\n
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Long trajet de 600 km :<\/p>\n
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Pour parcourir 600 km sans ravitailler avec un v\u00e9hicule “essence” moyen consommant ” 7 litres au 100″ , il faut un r\u00e9servoir d’essence de 42 l pesant 40 kg, quand il est plein.<\/p>\n
Avec l’H2, c’est une autre histoire\u2026<\/p>\n
<\/p>\n
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\u200bEn terme de poids.<\/p>\n
Ce qui p\u00e8se lourd, c\u2019est l\u2019enveloppe du r\u00e9servoir d’H2 \u00e0 700 b.<\/p>\n
Le r\u00e9servoir complet de 12 kg d\u2019H2 \u00e0 700 b p\u00e8se 240 kg (10 bouteilles de 22 kg et structures) ce qui repr\u00e9sente un surpoids de 200 kg ( par rapport \u00e0 “l’essence”) qui ne diminue quasiment pas avec la consommation puisque la masse d\u2019H2 ne repr\u00e9sente que 12 kg, soit 5% du poids total du r\u00e9servoir.<\/p>\n
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\u200bEn terme de volume.<\/p>\n
12 kg H2 x 23,3 l\/kg = 290 l d\u2019H2 \u00e0 700 b<\/p>\n
(ou 12 kg x 13,6 l\/kg = 165 l d\u2019H2 liquide. Dans ce dernier cas, il faut rajouter l\u2019\u00e9paisseur importante de l\u2019isolation du r\u00e9servoir).<\/p>\n
<\/p>\n
Les deux r\u00e9servoirs (H2 \u00e0 700 b ou H2 liquide) ont un volume identique d\u2019environ 400 litres.<\/p>\n
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En r\u00e9sum\u00e9:<\/p>\n
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Par rapport \u00e0 l\u2019essence, pour parcourir 600 km, le r\u00e9servoir d’hydrog\u00e8ne \u00e0 700 bars est pr\u00e8s de dix fois plus gros (400 litres \/ 42 litres) et six fois plus lourd (240 kg \/40 kg) qu’un r\u00e9servoir d’essence.<\/p>\n
On peut cependant encore l’ins\u00e9rer dans une voiture moyenne, m\u00eame s\u2019il y a forc\u00e9ment moins de place disponible et de charge utile possible.<\/p>\n
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V) Conditionnement, transport et distribution de l’H2.<\/p>\n
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L’hydrog\u00e8ne doit, comme tout autre produit, \u00eatre conditionn\u00e9, transport\u00e9, stock\u00e9 et distribu\u00e9. Tous ces proc\u00e9d\u00e9s requi\u00e8rent de l’\u00e9nergie. Dans notre \u00e9conomie hydrocarbure d’aujourd’hui l’\u00e9nergie perdue entre la source et le consommateur final est de 12% pour le p\u00e9trole et 5% pour le gaz naturel.<\/p>\n
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Conditionnement.<\/p>\n
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Rappel : L’\u00e9nergie requise pour la compression de l’hydrog\u00e8ne de la pression ambiante \u00e0 une pression de 200 bars est de l’ordre de 7% de l’\u00e9nergie contenue dans le r\u00e9servoir, elle est de 15% pour atteindre 700 bars et de 35% pour la liqu\u00e9faction.<\/p>\n
<\/p>\n
Transport.<\/p>\n
<\/p>\n
Le facteur actuel qui limite le transport de l’essence par camion citerne est le poids du combustible transport\u00e9. Cependant, pour l’hydrog\u00e8ne, le facteur limitant est le volume.<\/p>\n
Pour obtenir l’\u00e9quivalent \u00e9nerg\u00e9tique d’un camion citerne d’essence il faudrait 22 camions identiques d’hydrog\u00e8ne \u00e0 200 bars ou 3 camions citernes d’hydrog\u00e8ne liqu\u00e9fi\u00e9 ( un camion de 40 tonnes transporte 3,5 t d’H2 liquide maximum).<\/p>\n
<\/p>\n
De plus, il est commun de transporter des gaz \u00e0 une pression de 200 bars et de les livrer jusqu’\u00e0 une pression de seulement 40 bars, ce qui implique que l’on ne livre que 80% du contenu de la citerne.<\/p>\n
<\/p>\n
D\u00e9livrer de l’hydrog\u00e8ne (transport, transfert, stockage, distribution) implique donc une consommation plus importante que le transport d’essence pour une m\u00eame quantit\u00e9 d’\u00e9nergie d\u00e9livr\u00e9e.<\/p>\n
La quantit\u00e9 d’\u00e9nergie n\u00e9cessaire pour transporter de l’essence par camion est raisonnable (2,5% du contenu \u00e9nerg\u00e9tique livr\u00e9 \u00e0 600 km).<\/p>\n
En revanche, cette quantit\u00e9 d’\u00e9nergie d\u00e9pens\u00e9e est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e pour le transport d’hydrog\u00e8ne gazeux et liquide par camion (respectivement 80% et 11% du contenu \u00e9nerg\u00e9tique livr\u00e9 \u00e0 600 km).<\/p>\n
<\/p>\n
Le transport de l’hydrog\u00e8ne par camion citerne est une proposition tr\u00e8s douteuse.<\/p>\n
<\/p>\n
Il reste la possibilit\u00e9 d’insertion d’H2 dans le r\u00e9seau de gaz naturel ou de constructions de gazoducs d\u00e9di\u00e9s qui requi\u00e8rent des investissements \u00e9lev\u00e9s et soul\u00e8vent certains probl\u00e8mes techniques tels que les fuites dues \u00e0 la plus petite taille de la mol\u00e9cule d’hydrog\u00e8ne en comparaison du gaz naturel. L’\u00e9nergie d\u00e9pens\u00e9e pour son transport est aussi trois fois plus importante.<\/p>\n
<\/p>\n
“La physique indique en effet que l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire pour comprimer un gaz ne d\u00e9pend pas du gaz, mais juste de la pression de d\u00e9part et celle d’arriv\u00e9e. Comprimer 1 m3 de m\u00e9thane de 1 \u00e0 200 bars ou comprimer 1 m3 d’hydrog\u00e8ne de 1 \u00e0 200 bars demande exactement la m\u00eame quantit\u00e9 d’\u00e9nergie. Comme faire passer un gaz dans un tuyau c’est essentiellement le comprimer \u00e0 intervalles r\u00e9guliers, il en r\u00e9sulte que la d\u00e9pense d’\u00e9nergie pour le transport et le stockage sont essentiellement proportionnels au volume de gaz. Mais br\u00fbler 1 m3 de m\u00e9thane et 1 m3 d’hydrog\u00e8ne ne donnent pas la m\u00eame \u00e9nergie !<\/p>\n
1 m3 de m\u00e9thane (gaz naturel) lib\u00e8re une \u00e9nergie de 9,89 kWh (35,6 MJ) en br\u00fblant, alors qu’un m3 d’hydrog\u00e8ne ne lib\u00e8re que 3 kWh (environ 10 MJ). A cause de cette caract\u00e9ristique, intangible, la d\u00e9pense de transport sera donc au moins 3 fois plus importante, en proportion de l’\u00e9nergie restitu\u00e9e, pour l’hydrog\u00e8ne que pour le m\u00e9thane, et pour ce dernier la d\u00e9pense en transport, ramen\u00e9e \u00e0 l’\u00e9nergie transport\u00e9e, est d\u00e9j\u00e0 bien sup\u00e9rieure \u00e0 ce qu’elle est pour le p\u00e9trole”. (Site de J.M Jancovici; Que peut-on esp\u00e9rer des PAC; Ao\u00fbt 2006).<\/p>\n
Cependant, l’AFHYPAC annonce que le transport par gazoduc serait seulement 1,5 \u00e0 1,8 fois plus cher que le gaz naturel et que “l’hydrog\u00e8ne est consid\u00e9r\u00e9 comme un vecteur d’\u00e9nergie plus \u00e9conomique que l’\u00e9lectricit\u00e9 quand les distances sont sup\u00e9rieures \u00e0 1000 km”.<\/p>\n
Pourquoi cette diff\u00e9rence ? O\u00f9 est l’erreur ?<\/p>\n
<\/p>\n
L’AFHYPAC indique \u00e9galement que la d\u00e9pense d’\u00e9nergie d’H2 par gazoduc est de 1,4% de l’\u00e9nergie transport\u00e9 chaque 150 km, pour alimenter les pompes hautes pression le long du r\u00e9seau<\/p>\n
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Distribution.<\/p>\n
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Si un liquide peut \u00eatre transf\u00e9r\u00e9 d’une citerne pleine vers un r\u00e9servoir vide sous l’action de la gravit\u00e9, ce n’est pas le cas pour les gaz. Le transfert de l’hydrog\u00e8ne d’un r\u00e9servoir vers une application (une voiture par exemple) n\u00e9cessite 3% du contenu \u00e9nerg\u00e9tique transf\u00e9r\u00e9.<\/p>\n
(Voir annexe : Distribution pour les r\u00e9servoirs \u00e0 air comprim\u00e9).<\/p>\n
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\u200bDistribution de l\u2019H2 \u00e0 700 b dans les v\u00e9hicules MCI<\/p>\n
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Il y a principalement deux mani\u00e8res d\u2019envisager la production par \u00e9lectrolyse de l\u2019H2 et sa distribution vers les v\u00e9hicules :<\/p>\n
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1) Centralis\u00e9 :<\/p>\n
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Quelques grosses usines d\u2019\u00e9lectrolyse industrielle implant\u00e9es pr\u00e8s de centrales \u00e9lectriques produisent de l\u2019H2 qui est transport\u00e9 par canalisations (pipe-lines) vers les stations services (comme le gaz naturel). Construire un r\u00e9seau d\u00e9di\u00e9 serait tr\u00e8s couteux mais s\u2019il s\u2019agit de remplacer le gaz naturel dans le futur, alors on peut envisager d\u2019utiliser ce r\u00e9seau devenu inutile pour distribuer l\u2019H2 sous quelques bars. La station comprimerait ce gaz \u00e0 700 b (ou plus) sur place avant distribution \u00e0 la \u00ab pompe \u00bb (qui serait un \u00ab connecteur – distributeur – d\u00e9tendeur).<\/p>\n
<\/p>\n
On peut m\u00e9langer de l\u2019H2 au gaz naturel et utiliser directement ce m\u00e9lange ou proc\u00e9der \u00e0 sa s\u00e9paration \u00e0 l\u2019arriv\u00e9e, mais ce proc\u00e9d\u00e9 est co\u00fbteux et se rajoute \u00e0 un prix de l\u2019H2 d\u00e9j\u00e0 \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n
On peut raisonnablement estimer que 5 \u00e0 10% de l\u2019H2 est perdu \u00e0 la livraison dans les canalisations et dans les fuites du stockage de la centrale de production et de la station service. La d\u00e9pense d\u2019\u00e9nergie est de 15% lors de la compression \u00e0 700 b sur le lieu de distribution.<\/p>\n
<\/p>\n
Des solutions centralis\u00e9es de productions massives plus \u00e9conomiques, comme le craquage thermochimique \u00e0 haute temp\u00e9rature de l\u2019eau coupl\u00e9 \u00e0 une centrale nucl\u00e9aire d\u00e9di\u00e9e (Very High Temperature Reactor : VHTR), pourront certainement \u00eatre mises en \u0153uvre \u00e0 plus longue \u00e9ch\u00e9ance (50 ans et plus) lorsque le r\u00e9seau de gaz naturel sera partiellement disponible pour distribuer l\u2019H2.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
2) D\u00e9centralis\u00e9 :<\/p>\n
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L\u2019\u00e9lectricit\u00e9 est transport\u00e9e jusqu\u2019aux stations services (plus facile \u00e0 transporter que le gaz) et l\u2019\u00e9lectrolyse s\u2019effectue sur place.<\/p>\n
<\/p>\n
Des \u00e9lectrolyseurs r\u00e9cents fournissent l\u2019H2 directement \u00e0 700 bars mais le nombre de stations service risque d’\u00eatre limit\u00e9.<\/p>\n
<\/p>\n
– D’une part, leur prix d\u2019achat \u00e9lev\u00e9 (plusieurs centaines de milliers d\u2019euros) n\u00e9cessite une production importante pour amortir l\u2019investissement. Ce prix emp\u00eachera la production \/ compression \u00e0 domicile qui est pourtant techniquement possible mais pas \u00e9conomiquement viable.<\/p>\n
– D’autre part, si on veut une production compatible avec les besoins d’une station service, leur volume est important. Chaque \u00e9lectrolyseur est une “petite usine” et il en faudrait plusieurs (voir photo en annexe d’un \u00e9lectrolyseur ELT, 760 Nm3 \/ heure \u00e0 30 bars). Dans le cas de cet \u00e9lectrolyseur ELT, par exemple, il en faudrait huit pour alimenter une station service livrant 10 kg d’H2 par v\u00e9hicules (autonomie de 500 km) \u00e0 1000 v\u00e9hicules par jour.<\/p>\n
Pour produire ces 10.000 kg d’H2 compress\u00e9s \u00e0 700 bars par jour avec un rendement de 50%, il faut rien moins que 1000 MWh, soit une alimentation d’une puissance de 50 MW (pour une seule station service) pendant 20h par jour.<\/p>\n
<\/p>\n
Le fonctionnement de 30 stations-service absorberait la puissance d’un r\u00e9acteur nucl\u00e9aire de nouvelle g\u00e9n\u00e9ration EPR d’une puissance de 1600 MW.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
En r\u00e9sum\u00e9 : Malgr\u00e9 toutes ces difficult\u00e9s, si l\u2019\u00e9conomie H2 voit le jour dans quelques dizaines d\u2019ann\u00e9es, elle commencera probablement par emprunter la fili\u00e8re MCI \/ 700 b (ou plus) par \u00e9lectrolyse d\u00e9centralis\u00e9e sur le lieux de vente aux particuliers car il est plus facile de transporter l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 que l\u2019H2.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
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VI) Co\u00fbts<\/p>\n
<\/p>\n
En France, un kWh d\u2019origine nucl\u00e9aire co\u00fbte entre 4 et 5 c\u20ac \u00e0 la production. Il est vendu 7 c\u20ac HT apr\u00e8s transport et distribution aux industriels.<\/p>\n
<\/p>\n
Supposons que la production de l\u2019H2 par \u00e9lectrolyse soit principalement d\u00e9centralis\u00e9e. Nous prendrons donc le prix de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 hors taxes apr\u00e8s transport, soit 7 c\u20ac comme base de r\u00e9f\u00e9rence pour la production d’H2 dans les stations-services.<\/p>\n
<\/p>\n
Selon le M\u00e9mento de l’H2 de l’AFHYPAC, le prix de revient (en euros) de l’H2 produit par \u00e9lectrolyse de l’eau est de :<\/p>\n
PH2 ($\/GJ) = 1,25 x prix de l’\u00e9lectricit\u00e9 + 5,5 (\u20ac\/GJ) en 2004.<\/p>\n
1 GJ = 278 kwh<\/p>\n
<\/p>\n
On en d\u00e9duit :<\/p>\n
PH2 = 1,25 x 0,07 (c\u20ac\/kWh) x 278 (kWh) + 5,5 (\u20ac\/GJ)<\/p>\n
D’o\u00f9 :<\/p>\n
PH2 = 30 \u20ac \/GJ = 10,8 c\u20ac\/kWh = 3,6 \u20ac\/kg<\/p>\n
Des unit\u00e9s industrielles d’\u00e9lectrolyse alcaline de grandes dimensions permettent de produire l’H2 \u00e0 “environ 3 \u20ac\/kg “.<\/p>\n
En estimant \u00e0 22$\/GJ en 2013, le co\u00fbt de la distribution d’H2 comprim\u00e9 \u00e0 la station service, soit 6,1 c\u20ac \/kWh, on aboutit \u00e0 un prix \u00e0 la “pompe” de 10,8 + 6,1 = 16,9 c\u20ac\/kWh d’H2.<\/p>\n
<\/p>\n
Pour parcourir 100 km, avec une voiture “moyenne” (7 litres d’essence au 100 km), il faut 2 kg d’H2 (66 kwh).<\/p>\n
Il en co\u00fbtera donc :<\/p>\n
66 kWh x 16,9 c\u20ac\/kWh = 11,2 \u20ac HT de co\u00fbt d\u2019H2 livr\u00e9e dans le r\u00e9servoir de la voiture.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
A ce co\u00fbt d’environ 12 \u20ac, il faut rajouter les taxes en vigueur actuellement (5,6 \u20ac pour 7 litres d’essence). Sinon, qui paie les recettes fiscales de l’\u00e9tat ?<\/p>\n
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Il en co\u00fbterait donc aujourd’hui au minimum 17 \u20ac TTC pour faire 100 km avec de l’H2 issu d’une \u00e9lectrolyse industrielle, alors que 7 l d’essence \u00e0 1,5\u20ac TTC co\u00fbtent 10,5\u20ac \u2026 et que 7l d’essence \u00e0 2\u20ac co\u00fbtent 14\u20ac. Il faudrait atteindre au minimum 2,5 \u20ac le litre (7 x 2,5 = 17,5 \u20ac) pour commencer \u00eatre financi\u00e8rement concurrentiel, compte tenu des inconv\u00e9nients (poids, volume, autonomie, recharges,\u2026).<\/p>\n
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L\u2019\u00e9conomie H2 dans l\u2019avenir :<\/p>\n
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Au mieux, l\u2019H2 pourrait entrer financi\u00e8rement en concurrence avec le p\u00e9trole si la sp\u00e9culation sur ce produit l\u2019amenait \u00e0 d\u00e9passer 300 $ \/ baril.<\/p>\n
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Avec un baril \u00e0 100$, le litre d’essence est vendu 1,6 \u20ac \u00e0 la pompe. Les “frais fixes” (taxes, transport, raffinage,\u2026) repr\u00e9sentent 1 \u20ac et la “mati\u00e8re premi\u00e8re” ne repr\u00e9sente que 0,6 \u20ac le litre.<\/p>\n
Si le baril venait \u00e0 tripler (300$), le prix \u00e0 la pompe serait alors de 2,8 \u20ac le litre (1 \u20ac + 1,8 \u20ac), toutes choses \u00e9gales par ailleurs. Le montant des taxes peut \u00eatre stabilis\u00e9 et il n’est pas plus cher de raffiner et de transporter un p\u00e9trole \u00e0 100$ le baril qu’\u00e0 300$.<\/p>\n
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Il resterait encore cependant les inconv\u00e9nients de la production massive d\u2019H2 par \u00e9lectrolyse qui n\u00e9cessiterait une production suppl\u00e9mentaire importante d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 non encore envisag\u00e9e et probablement impossible.<\/p>\n
Il faudrait en effet tripler la production nationale actuelle (500 Twh + 1000 Twh = 1500 Twh) pour alimenter le parc de 30 millions de v\u00e9hicules (voitures, camions, utilitaires, bus,\u2026) en France.<\/p>\n
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Aux USA (350 millions de v\u00e9hicules), il faudrait multiplier par neuf le parc actuel de 100 r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires pour produire 7000 Twh d’\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n
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Quant \u00e0 alimenter le milliard de v\u00e9hicules qui circulent dans le monde,\u2026.<\/p>\n
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Cependant, \u00e0 200$ ou 300$ le baril, des r\u00e9serves de p\u00e9trole moins accessibles ou abandonn\u00e9es vont devenir rentables. Les investissements dans la recherche vont augmenter et les d\u00e9couvertes de nouveaux gisements de p\u00e9trole et de gaz aussi.<\/p>\n
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Conclusion<\/p>\n
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Le vecteur d’\u00e9nergie id\u00e9al pour effectuer le transfert d’\u00e9nergie de sa source de production vers son lieu d’utilisation doit rester liquide \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique ou sous faible pression (quelques bars).<\/p>\n
L’essence et les GPL (gaz de p\u00e9trole liqu\u00e9fi\u00e9) tels que le Butane, le Propane ou le GPL carburant (m\u00e9lange de Butane et de Propane) sont de bons exemples. Leur usage \u00e9nerg\u00e9tique est tr\u00e8s r\u00e9pandu non seulement parce qu’ils sont abondants pour encore quelques dizaines d’ann\u00e9es (60 \u00e0 100 ans) mais aussi parce que leurs propri\u00e9t\u00e9s physiques les rendent faciles \u00e0 manier, conditionner, transporter, stocker…<\/p>\n
Leur remplacement ne sera pas simple dans les v\u00e9hicules\u2026<\/p>\n
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L’usage \u00e9nerg\u00e9tique de l’H2 est quasiment inexistant (1% pour les fus\u00e9es) parce qu’il est difficile \u00e0 manier, conditionner, transporter, stocker\u2026 ce qui le rend peu pratique et tr\u00e8s co\u00fbteux \u00e0 exploiter.<\/p>\n
Dans ces conditions, l\u2019H2 ne concurrencera pas le p\u00e9trole jusqu\u2019\u00e0 sa disparition, \u00e0 moins que son prix \u00e9lev\u00e9 le rende inabordable (au dessus de 300$ le baril).<\/p>\n
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Bien que n\u2019\u00e9mettant pas ou peu de pollution et de CO2, le march\u00e9 de l\u2019H2 ne se d\u00e9veloppera pas avant plusieurs dizaines d\u2019ann\u00e9es (50 ans ou plus), en dehors d\u2019op\u00e9rations “publicitaires” ou “financi\u00e8res”, plus ou moins bidons, subventionn\u00e9es par les contribuables.<\/p>\n
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L\u2019H2 utilisable par les particuliers restera tr\u00e8s difficile \u00e0 mettre en \u0153uvre et probablement tr\u00e8s cher aussi. De plus, il n\u2019apporte aucun confort suppl\u00e9mentaire. Au contraire : l\u2019espace disponible et la charge utile seront notablement diminu\u00e9s si on souhaite maintenir une autonomie identique (entre 600 km et 800 km).<\/p>\n
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Mais surtout, l’\u00e9conomie hydrog\u00e8ne consommerait en amont 75% \u00e0 90 % de l’\u00e9nergie produite (\u00e9lectricit\u00e9 ou chaleur) pour n’en livrer que 10 \u00e0 25% \u00e0 l’utilisateur final \u00e0 un co\u00fbt prohibitif, et pour longtemps.<\/p>\n
Il faudra vraiment en avoir besoin pour se payer une telle perte d’\u00e9nergie et donc \u2026 d’argent.<\/p>\n
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Produire une telle quantit\u00e9 d’\u00e9lectricit\u00e9 (ou de chaleur \u00e0 1000 \u00b0C) pour remplacer les usages du p\u00e9trole et du gaz pour la mobilit\u00e9 semble hors de port\u00e9e du monde pour le si\u00e8cle en cours, m\u00eame pour les pays les plus industrialis\u00e9s.<\/p>\n
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L\u2019H2 \u00e9nergie est une solution d’avenir qui risque malheureusement de le rester longtemps !<\/p>\n
Annexe 2<\/p>\n
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Electrolyseur alcalin ELT, 760 m3\/h \u2013 30 bars<\/p>\n
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A d\u00e9terminer :<\/p>\n
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Quelle est la pression mini dans le r\u00e9servoir pour faire fonctionner un MCI ? On en d\u00e9duira la quantit\u00e9 d\u2019H2 non consommable dans le r\u00e9servoir.<\/p>\n
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Quels sont les probl\u00e8mes dus au froid lors de la d\u00e9tente de 700 b \u00e0 la pression d\u2019injection dans le cylindre ?<\/p>\n
Comment est dissip\u00e9 le froid ?<\/p>\n
Y a-t-il des probl\u00e8mes de cristaux de glace, de givrage ?<\/p>\n
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Obtenir de l\u2019hydrog\u00e8ne par craquage de l’eau<\/p>\n
Le craquage de l’eau est un proc\u00e9d\u00e9 permettant l’obtention d’hydrog\u00e8ne et d’oxyg\u00e8ne, par \u00e9lectrolyse ou en dissociant par la chaleur les atomes composant la mol\u00e9cule d’eau H2O. C’est une r\u00e9action thermochimique se produisant \u00e0 haute temp\u00e9rature (entre 850 \u00b0C et 900 \u00b0C), ou en phase gazeuse \u00e0 2,500 \u00b0C – 3,000 \u00b0C [1]<\/p>\n
Bilan de la d\u00e9composition d’une mol\u00e9cule d’eau :<\/p>\n
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H2O \u2192 H2 + \u00bd O2<\/p>\n
La mol\u00e9cule d’eau H2O est constitu\u00e9e de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une \u00e9nergie molaire de 460 kJ, ce qui repr\u00e9sente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d’eau.<\/p>\n
D\u2019o\u00f9 la rupture des liaisons O-H des mol\u00e9cules d’eau pour une mole d’eau n\u00e9cessite l’apport de 920 kJ (c\u00f4t\u00e9 gauche de l\u2019\u00e9quation).<\/p>\n
Cependant la recomposition des atomes d’hydrog\u00e8ne H en H2 (hydrog\u00e8ne gazeux) va produire un apport d’\u00e9nergie :<\/p>\n
H-H \u2192 H2<\/p>\n
Cette recomposition apporte 432 kJ.<\/p>\n
De m\u00eame pour la recomposition des atomes d’oxyg\u00e8ne :<\/p>\n
\u00bd O-O \u2192 \u00bd O2<\/p>\n
Cette r\u00e9action va lib\u00e9rer \u00bd x 494 kj soit 247 kJ.<\/p>\n
Solde de l’op\u00e9ration :<\/p>\n