L’hydrogène vert permet-il de réduire nos émissions de carbone ?
De plus en plus d’acteurs s’intéressent à l’hydrogène vert 1 comme solution pour accélérer la transition énergétique et réduire nos émissions de gaz à effet de serre.
Il convient cependant d’écouter les doutes qui émergent sur le véritable rôle de l’hydrogène dans la décarbonation et d’y répondre de manière la plus factuelle possible.
Les élus sont régulièrement interpellés par les citoyens sur leur maîtrise de l’empreinte carbone des territoires. De même, les trajectoires de décarbonation que définissent les industriels doivent désormais être quantifiées et vérifiables.
Est-ce que déployer de l’hydrogène de manière significative sur les territoires et dans les industries est pertinent pour réduire notre empreinte sur le climat ? Pour répondre à cette question, disposer des données fiables sur l’empreinte carbone d’un projet hydrogène est indispensable.
Comment mesurer l’empreinte carbone ?
La mesure de l’empreinte carbone doit se faire selon la méthodologie Analyse Cycle de Vie (ACV) : c’est un outil normé ISO 14040 qui quantifie les flux physiques de matière et les besoins énergétiques tout au long de la vie d’un produit ou système, depuis l’extraction des matières premières en passant par la fabrication jusqu’à la fin de vie. On parle également d’analyse « du berceau à la tombe »1.
CVE est engagé pour mieux évaluer et améliorer l’empreinte carbone des projets de transition énergétique
CVE, avec l’aide d’EY , a développé une méthodologie spécifique à la mesure de l’empreinte carbone d’un projet d’énergie renouvelable. Dès 2020 CVE a développé un outil de mesure de l’impact pour nos projets photovoltaïques, qui a fait l’objet d’une revue critique par le centre O.I.E des Mines de Paris.
« L’application chez des industriels du calcul de l’empreinte carbone des projets d’énergies renouvelables avec un niveau de rigueur significatif est réjouissant et démontre que CVE s’investit pour une meilleure prise en compte de l’impact changement climatique en lien avec ses activités.» Paula Perez-Lopez, Responsable scientifique de la recherche en impacts environnementaux des EnR au centre O.I.E. de Mines Paris – PSL.
La même méthodologie a été appliquée pour développer un outil de mesure pour la production de l’hydrogène. Les principales étapes du cycle de vie de la production d’hydrogène ont été identifiées comme l’illustre le schéma ci-dessous : production, transport et distribution de l’hydrogène. Le résultat se mesure en kgCO2/kgH2.
Quelle est l’empreinte carbone d’un projet d’hydrogène vert ?
L’hydrogène consommé aujourd’hui est produite à partir d’énergies fossiles et donc fortement carboné : 15 kgCO2e / kgH2 2
Il est donc indispensable de le remplacer par de l’hydrogène dit « renouvelable » ou « bas-carbone », dont le bilan carbone est bien meilleur, c’est-à-dire de l’hydrogène produit par d’autres moyens :
- Électrolyse de l’eau à partir d’électricité produite par des actifs renouvelables (ex : PV, éoliens…), ou bas-carbone (ex : nucléaire)
- Pyrogazéification / Gazéification de biomasse
- Pyrolyse du biométhane
Pour le calcul nous avons choisi de calculer l’empreinte carbone d’un projet d’hydrogène vert, produit par un électrolyseur alimenté par de d’électricité d’origine photovoltaïque et complétée par de l’électricité du réseau électrique français.
Voici les principales hypothèses :
- Une nouvelle centrale solaire de 13 MW
- Un électrolyseur de 2 MW dont le facteur de charge est de 75% sur l’année (en s’assurant que chaque mois la consommation de l’électrolyseur soit couverte par la production photovoltaïque)
- Une durée d’exploitation sur 20 ans
Le résultat est sans appel : un projet d’hydrogène vert émet environ 2 kgCO2eq/kgH2 soit un score largement inférieur à l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles.
Le poids de la consommation d’électricité est prépondérant dans le bilan carbone : 75% des émissions proviennent de l’électricité. Il est donc indispensable de s’assurer que l’électricité soit bas-carbone, que ce soit renouvelable ou nucléaire.
Le second poste provient des transports (9%) du fait du transport par camion de l’hydrogène et des infrastructures de distribution.
Source : CVE
Les pistes pour améliorer l’empreinte carbone de l’hydrogène vert
Cette première analyse montre qu’il existe de nombreux leviers d’amélioration de l’empreinte carbone de l’hydrogène, même décarboné :
- Diminuer encore l’impact de la production d’électricité sur toute la chaîne (production – transport – distribution)
- Travailler sur la durabilité des équipements pour une plus longue utilisation
- Réduire la distance entre lieu de production et de consommation
- Améliorer les technologies de stockage pour le transport : transporter à plus haute pression en ayant recours à des matériaux composites pour les réservoirs de stockage plutôt que de l’acier
Conclusion
Le développement de la production d’hydrogène bas carbone par électrolyse est au début de son histoire. Si ce vecteur énergétique permettra de décarboner de manière substantielle les transports et l’industrie, il est essentiel de connaître les impacts environnementaux qu’il engendre pour s’assurer de toujours faire les choix les plus éclairés pour la transition énergétique. C’est en développant des outils de mesure et d’aide à la décision que CVE souhaite apporter sa pierre à cet édifice.
Auteurs :
Marion Henriet, Directrice de l’Innovation et de l’Impact, Responsable H2 CVE ; Alexandre Autheman, Responsable Modèles Opérationnels H2 et Synergies CVE ; Elodie Randrema, Senior Manager Climate & Sustainability EY
Dans le présent article, l’hydrogène vert fait référence à l’hydrogène à faible empreinte carbone. Il peut être renouvelable ou bas-carbone
Sources : ADEME https://expertises.ademe.fr/economie-circulaire/consommer-autrement/passer-a-laction/dossier/lanalyse-cycle-vie/quest-lacv
Source Carbone 4 Hydrogène Bas Carbone : Quels Usages Pertinents A Moyen-Terme Dans Un Monde Decarboné Octobre 2022