Le monde fait maintenant face à des défis importants liés aux rejets de gaz à effet de serre, au changement climatique et au besoin d’un développement durable. Le GIEC a étudié ces questions depuis plus de 13 ans, et un consensus général a été atteint entre chercheurs, industriels et politiques sur la nécessité de réduire de façon importante les émissions de gaz à effet de serre pour prévenir les changements climatiques d’origine humaine.
Les réserves de pétrole dans le monde sont réparties de manière très inégale. Plus de 70% des réserves pétrolières mondiales se trouvent dans les pays de l’OPEP. De nombreux pays en développement consacrent la presque totalité de leurs revenus aux importations de pétrole, bien que ce soit ces mêmes pays qui disposent du meilleur potentiel d’utilisation de l’énergie solaire et éolienne pour sortir de leur dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles. Dans l’avenir, il est important que les pays en développement n’engagent pas de lourds investissements qui les pousseront à importer des combustibles fossiles. Bellona démontre que les perspectives d’une nouvelle technologie fondée sur l’hydrogène donnent les bases permettant d’être optimiste pour la recherche de solutions viables aux défis climatiques auxquels le monde est confronté.
La technologie de l’hydrogène
Le lancement sur le marché des technologies de l’hydrogène et de la pile à combustible est maintenant dans les starting blocks. Il n’y a aucun obstacle à l’introduction de l’hydrogène et des piles à combustible, ni du point de vue technologique, ni du point de vue de la sécurité. En fait, l’hydrogène est utilisé et produit industriellement depuis plus de cent ans.
L’hydrogène peut être produit à partir de différentes sources utilisant des techniques variées ; quand l’hydrogène est produit à partir du charbon, du pétrole ou du gaz naturel, les produits résiduels sont dangereux pour l’environnement s’ils ne sont pas manipulés de façon respectueuse de l’environnement.
| La production d’hydrogène sans rejet de polluants dans l’environnement pourrait devenir un produit majeur à l’exportation pour la Norvège, représentant un raffinage des ressources naturelles déjà présentes dans le pays. L’utilisation du reformage du gaz naturel associé à la séquestration du CO2 ouvre la possibilité d’une exportation d’hydrogène à grande échelle. Il est important que l’énorme potentiel de ces alternatives ne soit pas laissé de côté. Bellona aimerait donc voir la mise en place officielle en Norvège d’un programme de recherche et développement tel que ceux existants déjà dans d’autres pays. |
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Photo: Electricité et hydrogène sont les vecteurs énergétiques du futur dans les domaines des transports et de l’énergie |
La pile à combustible est maintenant une technologie viable qui peut être mise en œuvre tout de suite, des milliards étant dépensés dans le monde entier sur de nouveaux développements de cette technologie. Les piles à membrane échangeuse de protons (PEM) et les piles à oxyde solide (SOFC) semblent particulièrement prometteuses pour le développement des piles à combustible.
Le secteur des transports
Dans l’Union Européenne, le secteur des transports est largement fondé sur le pétrole comme carburant de propulsion. Environ un tiers des émissions de CO2 a pour origine le secteur des transports.
En Norvège, l’hydrogène peut être produit localement à partir d’énergie renouvelable en utilisant l’électrolyse de l’eau à un prix compétitif par rapport à celui de l’essence, avec l’intérêt supplémentaire d’émissions nulles de gaz à effet de serre.
Le méthanol et le gaz naturel sont des formes de carburant avec carbone, et sont comme tels des impasses plutôt que des passerelles vers l’utilisation des renouvelables dans le secteur des transports. On peut les améliorer de façon à réduire réellement les émissions de gaz et de particules dangereux pour l’environnement local, mais cela n’aidera pas ou peu à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi un premier pas avisé serait de développer une infrastructure fondée sur une production décentralisée d’hydrogène à partir des énergies renouvelables.
Les automobiles propulsées par des piles à combustible deviendront compétitives par rapport aux voitures classiques quand la production en grande série de piles à combustible commencera. Dans le secteur des transports, les premières voitures à pile à combustible, les bus et les motocyclettes légères doivent arriver sur le marché vers 2003-2004.
Le secteur de l’énergie
Comme pour le secteur des transports, le secteur de l’énergie est largement fondé sur l’utilisation des combustibles fossiles. On estime que 85% des ventes d’énergie mondiales sont des sources d’énergie de type fossile.
L’optimisation des usages et le passage par exemple du charbon au gaz naturel ne sont pas suffisants ; une transition vers les énergies renouvelables est donc nécessaire pour satisfaire les recommandations du GIEC. La production de panneaux solaires et d’éoliennes qui sont des éléments de ce changement vers ces sources d’énergie exigera de grandes quantités d’énergie, et entraînera aussi une augmentation de la consommation d’énergie. Il est donc important, pendant cette période de transition, de prévenir les rejets de gaz à effet de serre liés aux combustibles fossiles.
La production d’électricité à partir de combustibles fossiles, notamment en utilisant des méthodes de gestion du CO2 pour éviter qu’il ne soit relâché dans l’atmosphère, peut être un moyen utile de fournir de l’énergie pendant la phase de transition. L’utilisation de telles formes d’énergie fossile « sans-CO2 » pour produire des éoliennes et des panneaux solaires constituerait un usage rationnel et intelligent des ressources d’hydrocarbures fossiles.
Les piles à combustible sont peu bruyantes et sont bien adaptées à la production locale d’électricité. L’avantage de cette méthode est que le surplus de chaleur peut être utilisé pour chauffer les maisons et l’eau chaude tout en réduisant simultanément le besoin d’extension et de renforcement du réseau électrique – et donc en réduisant les pertes dans ce réseau. Le rendement de cette production d’électricité est élevé même pour de petits systèmes à faible charge.
L’un des premiers marchés de la pile à combustible stationnaire est celui des systèmes d’énergie de secours qui, en cas de perte d’alimentation, assurent une fourniture continue aux hôpitaux, aux grands hôtels, aux systèmes informatiques et aux industries pour lesquels les coupures de courant peuvent mettre en danger des vies humaines ou causer des pertes économiques.
De nombreuses formes d’énergies renouvelables comme le solaire, l’énergie marémotrice et l’éolien ne peuvent fournir de l’énergie de façon stable et il existe souvent un décalage temporel entre la production et l’utilisation de l’énergie. Des systèmes énergétiques utilisant ces énergies requièrent donc un moyen de stockage, et l’hydrogène est un vecteur énergétique bien adapté. Aujourd’hui, il existe plusieurs systèmes autonomes de ce type utilisant les énergies renouvelables et l’hydrogène.
La percée des piles à combustible s’appuiera probablement sur le remplacement des batteries des téléphones portables et des ordinateurs portables. Certains pensent que les piles à combustible prendront la place de ces batteries dans cinq ans. En fait, ce marché spécifique est important et le prix que l’on est prêt à payer par Wh est plus élevé que dans le secteur des transports ou celui de la production stationnaire d’électricité. Avec une demande plus forte, la production en série de piles à combustible s’établira sur des bases solides.
Sécurité
L’hydrogène n’est ni plus ni moins dangereux que la plupart des autres vecteurs énergétiques. D’un certain point de vue, l’hydrogène a des qualités qui le rendent plus sûr que d’autres. L’hydrogène n’est pas toxique, il brûle rapidement avec une chaleur rayonnée faible et, grâce à sa faible densité par rapport à l’air, a la faculté de se disperser rapidement en milieu ouvert.
Comme pour les autres carburants, l’hydrogène exige certaines mesures de précaution, mais un système hydrogène peut être conçu avec la même sécurité (pour ne pas dire une plus grande sécurité) que les systèmes existants des voitures à essence.
