Si la consommation d'énergie est très étroitement liée au mode de vie, la nature des énergies primaires consommées et leur mode de consommation a profondément évolué depuis deux siècles. L'hydrogène semble devoir être le moteur d'une nouvelle évolution, portée cette fois par le concept du développement durable, mais la lourdeur de l'industrie de l'énergie et la multitude des contraintes à maîtriser vont étaler cette évolution sur tout le premier quart du XXIe siècle.
Depuis le milieu du XVIIIe siècle, la répartition entre les diverses sources d'énergie – bois, charbon, pétrole et gaz – s'est profondément modifié. La révolution industrielle a été soutenue par le charbon, dont la consommation dépassait celle du bois à la fin du XVIIIe siècle pour culminer vers la fin du premier tiers du XIXe.
C'est l'avidité de mobilité individuelle – soutenue par l'automobile, mais aussi par l'avion – qui a promu l'énergie pétrolière, laquelle a dépassé le charbon au début de la seconde moitié du XXe siècle. Si on remonte encore plus loin, on remarque que chaque source d'énergie a connu un cycle à peu près centennal entre les périodes où elle a représenté environ 20 % de la consommation énergétique globale. La poursuite de cette tendance laisserait penser que la part du pétrole pourrait tomber à ce niveau au début de la seconde moitié du XXIe siècle.
Le phénomène qui pèse le plus sur cette évolution n'est plus la disponibilité de la ressource, mais la prise de conscience des effets planétaires d'une croissance qui consomme des ressources dont les générations futures seront irrémédiablement privées. Tout en accélérant les recherches d'autres sources d'énergie – en commençant par l'exploration du gisement d'économies de consommation – le monde industriel s'active à développer des technologies qui utilisent mieux les ressources d'énergie fossile, tant pour repousser l'échéance de leur évanouissement que pour réduire, voire annihiler, les effets de leur gaspillage sur l'environnement.
Promesses et défis du vecteur énergétique Hydrogène
Le XXIe siècle s'est ouvert avec ce constat : pétrole, charbon et gaz naturel fournissent 90 % de l'énergie primaire et, si on considère que l'énergie nucléaire reste pour l'essentiel basée sur la fission de l'uranium 235 (dont les ressources ne sont pas inépuisables), on peut dire que le monde satisfait ses besoins à 96 % en dévorant des ressources qui ne se renouvelleront pas. Il existe pourtant sur notre planète une ressource naturelle inépuisable : l'hydrogène; qui plus est, c'est le plus énergétique des combustibles. Malheureusement, on ne le trouve nulle part sous forme native directement exploitable. En fait, l'hydrogène doit être fabriqué pour être exploité comme vecteur énergétique, à l'instar de l'électricité. Malgré tout, les experts convergent pour admettre que les besoins énergétiques du monde ne pourront être satisfaits qu'en exploitant le potentiel de l'hydrogène, vecteur énergétique sophistiqué offrant des rendements élevés avec des réactions secondaires simples et minimisées, dans la plupart des cas dépourvues d'émissions néfastes importantes (NOx, CO2, hydrocarbures imbrûlés, etc.).
Mais il a encore loin de la coupe d'hydrogène aux lèvres d'un monde assoiffé d'énergie. On produit aujourd'hui 500 milliards de Nm3 de H2, qui représentent 130 millions de tep, ou encore 6,5 EJ, soit seulement 1,5 % de la production mondiale d'énergie primaire ; la production Européenne représentant environ 10 % de ce total. En admettant que la consommation mondiale d'énergie double d'ici 2050, il faudrait produire à cette époque 170 EJ de H2 pour qu'il assure 20 % de ces besoins, ce qui représente une production multipliée par 25, soit environ 120 millions de tonnes par an. Rien que pour alimenter 1 à 2 % de la flotte mondiale de véhicules automobiles légers et 10 % des autobus, il faudrait 50 milliards de Nm3 de H2.
Outre l'immense effort à accomplir pour y parvenir, il faudra en parallèle résoudre les multiples problèmes posés par le stockage, le transport et la distribution du carburant hydrogène ; sans oublier la nécessité d'abaisser son coût de production, actuellement situé dans une très large fourchette : de 6,7 Euros/GJ pour le vaporeformage à 22 Euros/GJ pour l'électrolyse. En fait, c'est le mode d'utilisation de cette énergie qui influe le plus sur sa technique de production, selon qu'on le consomme en grandes quantités dans des installations fixes, ou qu'il sert à alimenter des flottes de véhicules nécessitant une production décentralisée et un stockage tampon. De plus, les applications les plus performantes – tant au plan énergétique qu'environnemental – nécessitent un hydrogène très pur, qu'on ne sait aujourd'hui produire que par électrolyse, technique la plus coûteuse.
Filières de production électrique, pétrolière ou nucléaire
La production de ce que d'aucun voient déjà comme le vecteur énergétique du monde pour les XXIe et XXIIe siècles doit donc changer d'échelle, quantitativement comme qualitativement. C'est pourquoi les recherches sur diverses filières technologiques de production d'hydrogène connaissent une forte accélération, …
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