Vision du future

L'Islande
> L'économie hydrogène par opposition à l'économie hydrocarbure.

L'hydrogène peut être produit à partir d'eau et d'électricité. La transformation de l'hydrogène en chaleur ou en énergie est simple et propre. Quand l'hydrogène est l'oxygène son brulé il ne dégage pas de polluant, seulement de la chaleur et de l'eau. Bien que l'hydrogène soit l'élement le plus abondant sur la planet il n'éxist pas sous sa forme elementaire. Pour obtenir de l'hydrogène il faut le séparer d'autres elements. Soit par électrolyse de l'eau ou par procéder chimique ... Si beaucoup d'attention est porté sur l'utilisation de l'hydrogène dans divers application beaucoup moins de considération est apporté au procéde en amont de l'économie hydrogène. Comme le montre le graphique ci-dessous l'hydrogène doit, comme tout autre produit, être conditioné, transporé, stocké et transfé. Tout ces procédé requière de l'énergie. Dans notre économie hydrocarbure d'aujourd'hui l'énergie perdu entre le puit et le consomateur final est de 12% pour le pétrol et 5% pour le gaz naturel. Nous allons désormé tenté de déterminer l'énergie qui est requise pour faire fonctionner une économie hydrogène.

En effet, si l'hydrogéne doit s'imposer dans le future comme source d'énergie il faut s'assurer que les différents processus (production, conditionement, distribution ...) ne requière pas plus d'énergie qu'il n'en fournissent. Passons désormé en revue les différents procédé en amont de l'économie d'hydrogène.

La production d'hydrogéne peut se faire par électrolyse de l'eau. Comme dans tout transfer d'énergie ceci implique des pertes. Il est estimé que dans le meilleurs des cas 70% de l'énergie produite par des sources propres telle que les éoliennes, panneau solaire ... peut-être converti en hydrogéne. L'hydrogéne peut aussi être produit par réformage de methane (CH4) ou methanol (CH3OH). Nous ne prendrons que en compte les hydrocarbures synthétiques produits à partir de biomasse ... sens contribuer à l'auglmentation des gaz à effet de serre. L'énergie dans ces hydrocarbures synthétique peut dans le meilleur des cas être converti à 90% en hydrogène.

Le conditionement de l'hydrogéne. L'énergie requit pour la compression de l'hydrogène de la pression ambiante à une pression de 20 MPa et de l'ordre de 7% de l'énergie contenu dans l'hydrogène. La liquefaction de l'hydrogène requière encore plus d'énergie. Avec les installations actuelle l'énergie nécessaire à la liquefaction représente 40% de l'énergie contenu dans l'hydrogéne. On peut espérer ramener cela à 25% en construissant des installation quatre fois plus importante.

Le transport de l'hydrogéne par camion citerne est une propostion très douteuse. Le facteur actuel qui limite le transport de l'essence par camion citerne est le poid du combustible transporté. Cela dit pour l'hydrogène le facteur limitant est le volume. Par conséquent, il est estimé que pour obtenir l'equivalent énergétique d'un camion citerne d'essence il faudrait 22 camion citerne d'hydrogène à 20 MPa ou 3 camion citerne d'hydrogène liquefié. Ceci s'explique par le fait que la faible densité de l'hydrogène implique de faible charge utile actuellement transporté. De plus, il est commun de transporter des gazs à une pression de 20 MPa et de les livrer seulement jusqu'a une pression de 4 MPa, ce qui implique que l'on ne livre que 80% du contenu de la citerne. A cela s'ajoute le faite qu'un camion citerne qui transport de l'essence est notablement moins lourd lors de sont traget de retour, ce qui ce traduit par des économie de carburant. Cependant, un camion citerne transportant de l'hydrogène n'est pas notablment plus léger lors de son retour et n'éffectue par conséquent pas d'économie de carburant. Le transport d'hydrogéne implique donc un nombre accrue de traget avec un consomation plus important que le transport d'essence pour une même quantité d'énergie livré. Finalement, l'énergie nécessaire pour transporter de l'essence est raisonnable à 2,5% du contenu énergetique livré. Ce niveau est inacceptablement élevé pour le transport d'hydrogéne gazeux et liquide, à 80% et 11% respectivement. Il subsiste la possibilté de construction des gazoducs mais ceci requière des investissements élevé et soulève certain problème technique telle que les fuites due à la plus petite taille de la molécule d'hydrogène en comparaison au gaz naturel.

Le stockage de l'hydrogène ne s'effectue pas sens perte. En effet pour des raisons de securité les réservoir son permit de rejetter de l'hydrogène. L'ampleur des pertes depand de la taille du réservoir mais est conséquente pour une voiture à l'hydrogène, jusqu'a 3% par jour.

Le transfer de l'hydrogène. Si un liquide peut être transferé d'une citerne pleine vers un réservoir vide sous l'action de la gravité, ce n'est pas le cas pour les gazs. Le transfert de l'hydrogène d'un réservoir vers une application (une voiture par exemple) nécessite 3% du contenu énergétique qui et transféré.

En conclusion: dans l'état actuel de l'avancement technologique l'économie hydrogène consommerait en amont 69% de l'énergie produite pour n'en livrer que 29% à l'utilisateur final. Le chemin parcouru pour cela est le suivant: électrolyse (30%), compression à 20 MPa (7%), distribution par camion citerne sur 1/3 du trajet soit 166 Km (26%), stockage à 10 MPa (3%) et transfert dans l'application final (3%). L'hydrogène présente des caractérisitques qui en font un combustible idéal pour des appareils moderne de conversion d'énergie telle que les piles à combustibles ... Cela dit l'hydrogène semble être moins intéressant pour transferer l'énergie de sa source de production vers son lieux d'utilisation. Ce rôle serai plus facilement rempli par un liquide avec une température débulition au dessus de 80°C et un température de gèle en dessou de -40°C. Le vecteur d'énergie qui serait idéal pour efféctuer le transfère l'énergie de sa source de production vers son lieux d'utilisation doit rester liquide sous des conditions climatique normal ainsi qu' en altitude. L'essence et le diesel sont de bon exemple. Leur usage est très rependu non seulement parce qu'il son extrait du pétrol mais aussi parce que leur propriété physique les rendes idéal à manier, conditioner, transporter, stocker... Il existe d'autre hydrocarbure qui présente les même avantages que le diesel et l'essence mais qui son sans impacte sur l'environnement. Il s'agit d'hydrocarbure synthétique telle que le methanol et l'ethanol qui peuvent être produit à partir de biomasse qui est fermanté et distillé. Les hydrocarbures synthétique on une chance de s'imposer comme le mode de transfère de l'énergie de sa source de production vers son lieu d'utilisation. Ceci donnera naissance à l'économie des hydrocarbures synthétiques. Dans une telle économie les hydrocarbures synthétiques constituraient la source d'énergie des piles à combustible qui en leur saint feront plein usage des caractéristique interestant de l'hydrogène.