L’Union européenne vise une production annuelle de dix millions de tonnes d’hydrogène renouvelable d’ici 2030, tout en important un volume équivalent. En 2023, la France recensait près de 500 stations de recharge prévues ou en projet, mais moins de 50 en fonctionnement. Les coûts de production de l’hydrogène vert restent supérieurs à ceux des alternatives fossiles, malgré une baisse progressive.L’industrie, le transport et la production d’énergie s’intéressent à ce vecteur énergétique pour ses atouts en matière de décarbonation, alors que ses limites techniques et économiques freinent son adoption à grande échelle. Les perspectives d’évolution dépendent étroitement de la réglementation et des avancées technologiques.

L’hydrogène : de quoi parle-t-on vraiment ?

L’hydrogène, ou dihydrogène (H₂), occupe une place à part : c’est l’élément chimique le plus léger, représentant à lui seul près de 75 % de la masse de l’univers. Pourtant, sur Terre, il ne se trouve jamais isolé à l’état naturel. Pour l’obtenir, il faut l’extraire d’autres molécules, principalement de l’eau ou des hydrocarbures.

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La filière classe l’hydrogène selon son origine et la méthode employée pour le produire. Chaque méthode entraîne un impact spécifique, que voici :

• Hydrogène gris : produit à partir du gaz naturel, il s’accompagne d’émissions de CO₂ considérables.
• Hydrogène bleu : issu lui aussi du gaz naturel, mais le CO₂ généré est partiellement capté et stocké.
• Hydrogène vert : provient de l’électrolyse de l’eau alimentée par des énergies renouvelables.
• Hydrogène jaune : également issu de l’électrolyse, mais grâce à l’électricité d’origine nucléaire.
• Hydrogène turquoise : obtenu par pyrolyse du méthane, produisant du carbone sous forme solide.
• Hydrogène noir ou brun : dérivé du charbon, il affiche un impact carbone très lourd.

Autre catégorie : le hydrogène blanc, qui commence à faire parler de lui. Il s’agit d’un hydrogène naturellement présent dans certains sous-sols, mais son exploitation industrielle en est à ses premiers pas.

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L’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire mais un vecteur énergétique : il sert à stocker et transporter l’énergie. La différence entre hydrogène bas-carbone, renouvelable ou décarboné s’avère cruciale pour comprendre les enjeux. Chaque filière a ses spécificités, ses contraintes et sa couleur, qui traduit directement son empreinte écologique et les défis techniques associés.

Panorama des usages actuels et des modes de production

Le vaporéformage du gaz naturel domine encore largement la production d’hydrogène à l’échelle mondiale : près de 95 % de l’hydrogène produit chaque année provient de ce procédé, selon l’Agence Internationale de l’Énergie. Cette technique, éprouvée, reste toutefois très gourmande en énergie et relâche d’importantes quantités de CO₂. À côté, la production par électrolyse de l’eau représente une part marginale. Elle consiste à scinder l’hydrogène de l’oxygène au moyen d’un courant électrique, mais pour être vraiment vertueuse, cette électrolyse doit être alimentée par de l’électricité d’origine renouvelable ou bas-carbone.

En pratique, l’industrie s’accapare l’écrasante majorité de l’hydrogène produit. L’industrie chimique l’utilise pour fabriquer de l’ammoniac ou du méthanol. Côté grosse industrie, la sidérurgie et le raffinage du pétrole s’en servent pour traiter les hydrocarbures ou transformer le minerai de fer.

Le secteur de la mobilité s’essaie à l’hydrogène, mais de façon encore très expérimentale : quelques véhicules à pile à combustible, bus, camions. Des constructeurs comme Toyota ou Hyundai testent la technologie, mais la faible densité des stations de recharge et le prix élevé freinent le développement des moteurs hydrogène au quotidien. Côté aéronautique, logistique ou ferroviaire, l’hydrogène est surveillé de près pour sa capacité à servir de solution de stockage et de transport d’énergie décarbonée.

La France se démarque par un réseau dynamique d’entreprises, start-up et consortiums. Des projets émergent : Power-to-Gas, initiatives d’hydrogène vert à l’échelle régionale… Malgré tout, la production d’hydrogène par électrolyse reste très minoritaire face à celle issue des énergies fossiles.

Quels sont les avantages et limites de l’hydrogène comme solution énergétique ?

L’hydrogène intrigue, attire, mais suscite aussi le scepticisme. Premier argument en sa faveur : brûlé ou utilisé dans une pile à combustible, il ne rejette que de la vapeur d’eau, sans émission directe de CO₂. Pour la mobilité lourde ou l’industrie, il offre une voie vers le « zéro émission » à l’utilisation. Beaucoup d’industriels y voient une opportunité d’améliorer leur bilan carbone et de se conformer à des exigences réglementaires de plus en plus strictes, notamment avec la directive CSRD sur les gaz à effet de serre.

Autre avantage de taille : la polyvalence. L’hydrogène peut stocker de grandes quantités d’électricité renouvelable, servir à alimenter des procédés industriels ou devenir un carburant alternatif. Cette flexibilité lui permet de répondre à des besoins variés, notamment lors de pics de production solaire ou éolienne. Pourtant, il reste de sérieux obstacles à surmonter.

Voici les principaux défis à relever :

• Production : l’essentiel de l’hydrogène disponible provient encore du gaz naturel ou d’énergies fossiles. Le rendement global de la filière est faible : produire de l’hydrogène renouvelable par électrolyse consomme beaucoup plus d’électricité qu’on en récupère à la fin du processus.
• Coûts : le prix de l’hydrogène bas-carbone reste élevé, loin devant le gaz ou le charbon. Les investissements à engager sont conséquents, les infrastructures de stockage et de transport complexes et coûteuses, la compression et la liquéfaction nécessitent elles aussi beaucoup d’énergie.
• Sécurité : manipuler du dihydrogène impose des précautions strictes. Sa faible densité et sa tendance à s’échapper, conjuguées à des risques d’explosion, imposent des installations adaptées et une surveillance constante.

Le débat reste vif. L’hydrogène affiche un potentiel certain, mais sa généralisation passera par une baisse des coûts de production, la décarbonation de ses sources et l’essor des filières hydrogène vert et hydrogène naturel.

L’hydrogène face à l’électrique et aux autres alternatives : quelles perspectives pour demain ?

Les mutations s’accélèrent sur le front énergétique. D’un côté, la mobilité électrique s’est installée dans le paysage, portée par les batteries lithium-ion, un réseau de bornes dense et la promesse de trajets urbains sans émissions locales. Les voitures électriques, défendues par des groupes comme Renault, s’imposent dans la stratégie européenne.

La pile à combustible hydrogène avance de son côté ses arguments. Toyota avec la Mirai, Hyundai avec le Nexo, misent sur cette technologie. Recharger un véhicule à hydrogène ne prend que quelques minutes, l’autonomie est plus longue qu’en électrique classique : des atouts pour les flottes professionnelles ou le transport longue distance. Les industriels, l’aviation, le fret routier suivent de près l’évolution, prêts à s’engager dès que la filière sera plus mature.

À côté, d’autres solutions percent, comme les biocarburants, déjà présents dans certains secteurs agricoles ou pour les véhicules lourds. Le match reste ouvert, chaque technologie trouvant sa place :

• L’hydrogène prend l’avantage là où l’électrique montre ses limites : poids lourds, trains régionaux, navires.
• L’électrique pur s’impose sur les trajets urbains, le quotidien, les deux-roues.

La France mise sur sa stratégie nationale hydrogène, s’appuyant sur les fonds européens, la recherche (CEA, IFP Énergies Nouvelles) et des investissements publics et privés massifs. L’avenir dépendra du prix de l’hydrogène renouvelable, des progrès sur les batteries, du soutien politique et de l’aptitude des industriels à produire à grande échelle. Une chose paraît acquise : la diversité des solutions énergétiques dessinera le paysage de demain.