Power-to-X : à la recherche du carburant vert

Au fil de la transition énergétique, les technologies hydrogène pourraient remplacer les combustibles fossiles. Néanmoins, le concept de carburant « Power-to-X » n’est pas encore répandu. [Shutterstock / petrmalinak]

Au fil de la transition énergétique, les technologies hydrogène pourraient remplacer les combustibles fossiles. Néanmoins, le concept de carburant « Power-to-X » n’est pas encore répandu. Un article d’Euractiv Allemagne.

L’Allemagne souhaite devenir leader mondial en matière de production, transport et utilisation d’hydrogène vert comme source énergétique. Dans ce contexte, le concept de « Power-to-X (PtX) » vise à convertir l’excès d’électricité renouvelable provenant de l’éolien, du photovoltaïque ou de l’hydraulique (Power) en d’autres vecteurs d’énergie (X), et ce dans le but de stocker de l’énergie pour une utilisation ultérieure.

Le ministère allemand de l’Économie (BMWi) a présenté en juin de cette année sa stratégie nationale pour l’hydrogène. D’après le document, cette méthode de stockage novatrice offre la possibilité de décarboner la consommation énergétique, tant sur le plan national que sur le plan mondial. Un objectif à portée de main pour le PtX. En effet, la première étape du processus consiste à convertir le surplus d’énergie renouvelable en hydrogène (H2) par électrolyse. Il peut être utilisé immédiatement ou stocké dans des réservoirs sous pression et récupéré lorsque l’approvisionnement en énergie est faible.

Parmi ses utilisations diverses figure notamment la production de carburants synthétiques à base d’hydrogène par l’ajout de CO2. Ceux-ci peuvent ensuite être utilisés par les moteurs à combustion conventionnels, sachant que l’H2, le plus petit atome que nous connaissons, n’émet pas de CO2 lorsqu’il est brûlé. Les « Power-to-Liquid », autrement dit les carburants liquides comme le diesel ou le kérosène, ou les « Power-to-Gas » sont des produits synthétiques actuellement peu utilisés dans le trafic routier et aérien.

En outre, l’hydrogène peut également être utilisé sans traitement préalable dans des carburants synthétiques, comme des piles à combustible, mais le processus est encore très coûteux. De plus, la technologie requise pour ce faire n’est pas non plus assez évoluée pour le moment afin de parvenir à la neutralité carbone, car la pile à combustible brûle du méthane ou du gaz naturel en très petite quantité et produit donc des émissions de CO2.

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L’électricité doit être produite par des sources d’énergie vertes

Un autre problème réside dans le fait que le carburant PtX n’est réellement avantageux pour l’environnement que si l’électricité pour l’électrolyse provient d’énergies renouvelables. Par conséquent, les projets du ministère de l’Économie nécessiteraient que de nouvelles infrastructures soient créées et que la production d’énergies renouvelables soit revue à la hausse. Le CO2, ajouté par la suite dans la production des carburants synthétiques, doit également être filtré dans l’air, pour ne pas rejeter plus d’émissions.

Le concept de PtX ne reflète encore qu’une technologie du futur, qui requiert davantage de recherches et de suivis sur le plan scientifique et industriel. C’est pourquoi les représentants du BMWi participent au sommet PtX organisé du 1 au 3 décembre. Lors de ce congrès, les filières économique, scientifique et industrielle s’entretiendront, entre autres, sur la coopération intercontinentale.

Plus dépendant au gaz et au pétrole 

Étant donné que de nombreux pays européens ne sont pas actuellement en mesure de produire assez d’énergies renouvelables, de nouveaux partenariats pourraient voir le jour à travers le globe en matière de politique énergétique. Ainsi, à l’heure actuelle, l’Allemagne ne produit pas assez d’énergie solaire photovoltaïque. Il serait plus logique d’installer de grands dispositifs photovoltaïques dans les pays plus ensoleillés. De ce fait, les pays africains, par exemple, pourraient devenir autosuffisants sur le plan énergétique, car ils ne devraient plus importer de gaz ou de pétrole à l’avenir, mais ils deviendraient eux-mêmes des exportateurs d’énergie.

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La Commission européenne a dévoilé sa stratégie destinée à promouvoir l’hydrogène vert, produit grâce à l’électricité renouvelable. Mais durant une phase transitoire, l’UE soutiendra aussi l’hydrogène à faible teneur en carbone dérivé de combustibles fossiles. Un article d’Euractiv Italie.

L’Allemagne coopère étroitement avec le Maroc, afin d’y construire des installations photovoltaïques, qui approvisionneraient les habitants de la zone désertique en électricité verte. Des projets de système hydrogène sont également en cours, d’après le ministère pour la Coopération économique et le Développement (BMZ). Toutefois, l’Allemagne devra encore attendre quelque temps avant de pouvoir profiter de cette collaboration, estime Oliver Powalla, scientifique spécialisé dans le PtX pour BUND, une association de protection de l’environnement et de la nature en Allemagne.

Un cadre est nécessaire

L’ONG fait partie du « projet Copernic » lancé par le ministère allemand de la Recherche, au sein duquel elle s’occupe du dossier PtX, en particulier de son utilisation en tant que source énergétique soucieuse de l’environnement. Parallèlement au travail précédemment accompli sur le plan scientifique, des installations de démonstration devraient bientôt voir le jour. Le projet a ainsi mis sur pied le premier mécanisme « Power-to-Liquid » au monde, de la taille d’un conteneur, lequel produit du carburant à partir d’air et d’électricité verte. Néanmoins, sa capacité de production n’est pour l’heure que de 10 litres par jour.

Prochaine étape ? Produire à grande échelle, pour rendre le PtX commercialisable et disponible pour tous, a fait savoir M. Powalla. Pour ce faire, il est toutefois essentiel d’établir un « cadre ». Il serait envisageable d’imager un système de quotas dans certains domaines, qui déterminent de quelle part des besoins énergétiques totaux ont besoin les sources d’énergie PtX. Cependant, la stratégie allemande en matière d’hydrogène ne précise pas ce point, déplore le scientifique. « Bien que les étapes jusqu’en 2030 soient fixées, il n’y a pas d’indication quant aux besoins et aux secteurs, car les quotas sont relatifs ».

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L’avenir du carburant aérien

Oliver Powalla prend comme exemple le transport aérien pour illustrer ses propos. Dans ce secteur, le besoin en carburant durable est considérable. En raison de la densité énergétique des carburants liquides, ceux-ci ne présentent presque pas d’alternative pour les vols long-courriers. L’hydrogène ou le kérosène obtenu par le processus « Power-to-Liquid » pourraient offrir la seule solution à long terme afin de rendre le transport aérien plus respectueux de l’environnement. D’un point de vue politique, il convient de déterminer quelle sera l’importance de transport aérien à l’avenir, avant de pouvoir y introduire des quotas, fait savoir le représentant de BUND.

Dans le secteur aérien, ces quotas font déjà toutefois l’objet de discussion, si bien que l’initiative législative de la Commission européenne « ReFuelEU » les prévoit également. De plus, en septembre, la ministre allemande de l’Environnement Svenja Schulze (SPD) a annoncé que le kérosène produit de façon synthétique devrait représenter 2 % de la consommation allemande en la matière d’ici à 2030.

Le gouvernement met à disposition neuf milliards d’euros pour faire progresser les technologies hydrogène et ainsi atteindre cet objectif. Début 2021, cette somme devrait être répartie dans plusieurs projets industriels et scientifiques. Ceux-ci montreront quelle direction la stratégie allemande en matière d’hydrogène devrait prendre.

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