Les nouveaux enjeux environnementaux vont transformer en profondeur nos modes de consommation et de production de l’électricité. La démocratisation des énergies renouvelables et le déploiement des véhicules propres sont des évolutions qui vont nécessiter un réseau électrique plus flexible et davantage interconnecté.
Dans les prochaines années, les gestionnaires de réseaux vont ainsi devoir faire face à de nouvelles problématiques qui vont modifier la manière dont est produite l’électricité mais également la manière dont elle est injectée puis distribuée dans les réseaux électriques.
Dans son dernier rapport, le gestionnaire du réseau électrique français s’est attardé sur les avantages du développement de l’hydrogène bas carbone dans le cadre de la transition énergétique.
Les résultats montrent que cette ressource est une solution adaptée à la réduction des émissions polluantes de notre économie mais également une technologie capable d’offrir une solution complémentaire de flexibilité à notre réseau électrique (dans la perspective de scénarios avec une part importante d’énergies renouvelables). Explications.
L’hydrogène-énergie pour verdir l’économie française
RTE a publié le 22 janvier une étude qui s’attarde sur les atouts de l’hydrogène vert pour notre système électrique et les enjeux qu’il représente pour notre transition.
À l’instar du gouvernement, le gestionnaire du réseau électrique estime que l’hydrogène est une ressource particulièrement adaptée aux nouvelles problématiques environnementales et qu’il est à ce titre une « brique importante » pour la réussite de notre transition énergétique.
RTE affirme que l’hydrogène bas carbone est une ressource énergétique qui permettrait à la France de réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre dans les secteurs les plus énergivores de son économie. La démocratisation de l’hydrogène vert serait en effet un outil particulièrement adapté à la décarbonation des secteurs de l’industrie, du transport ou encore du bâtiment.
« Dans le débat sur la transition énergétique, l’hydrogène est parfois présenté comme une révolution pour le transport et la production d’énergie, comme le furent par exemple l’électricité ou le gaz naturel à une autre époque. L’hydrogène est en effet susceptible de remplacer à terme les carburants pétroliers utilisés dans les transports (pour les trains, bateaux, voitures, poids lourds…) ou encore de se substituer au gaz naturel brûlé dans les chaudières ou les centrales électriques, sans émettre de gaz à effet de serre« , expliquent les auteurs du rapport de RTE.
La production d’hydrogène vert par l’électrolyse de l’eau
Pour RTE, l’hydrogène ne peut remplir pleinement son rôle dans le mix énergétique français que si sa production émet le moins de gaz à effet de serre possible. En d’autres termes, il est aujourd’hui impératif de stopper la production d’hydrogène à partir de combustibles fossiles polluants comme c’est le cas dans le secteur des industries lourdes par exemple.
La priorité doit donc être donnée à l’électrolyse de l’eau : cette technique, qui consiste à utiliser un courant électrique pour transformer des molécules d’eau en hydrogène gazeux, présente un intérêt particulier pour RTE car elle peut permettre de valoriser des ressources énergétiques totalement décarbonées (hydraulique, solaire, éolien, nucléaire…).
« Sur le plan technique, l’intégration au secteur électrique d’électrolyseurs en grand nombre se traduit en premier lieu par une consommation d’électricité significative, de l’ordre de 30 TWh à horizon 2035.Accueillir un tel volume ne présente pas de difficulté technique particulière dans le cadre de la feuille de route énergétique fixée par les pouvoirs publics. Du point de vue de l’énergie, la PPE conduit à une productible d’électricité décarbonée d’environ 615 TWh à horizon 2035. Ceci apparaît largement suffisant pour couvrir le développement de l’électrolyse envisagé par les pouvoirs publics », explique RTE.
L’électrolyse est une technique d’autant plus pertinente que la France possède un mix électrique particulièrement propre : grâce aux énergies renouvelables et au nucléaire, 93% de la production électrique française est neutre en carbone.
Le développement de l’hydrogène par électrolyse permettrait donc de réduire les émissions de CO2 françaises d’au moins 5 millions de tonnes par an.
L’hydrogène, un outil de stockage pour un réseau plus flexible
Sur le plus long terme, RTE estime que l’hydrogène va permettre d’apporter davantage de flexibilité à notre système électrique. La diversification de notre mix électrique voulu par le gouvernement devrait entraîner une montée en puissance des énergies renouvelables : afin de pallier à leur intermittence, et donc de réduire les risques de pénurie lors des pics de consommation d’électricité, il sera important de mettre en place des solutions de stockage à grande échelle.
« À l’horizon 2030-2035, l’enjeu du développement de l’hydrogène bas carbone participe bien d’une démarche de décarbonation de notre économie (…). À plus long terme (horizon 2050) en revanche, les scénarios reposant exclusivement ou très majoritairement sur les énergies renouvelables devront nécessairement s’appuyer sur du stockage. Dans ces cas de figure, la boucle power-to-gas-to-power, via l’hydrogène, constitue une option à considérer », explique RTE.
RTE a profité de la publication de son étude pour annoncer le lancement d’une expérimentation visant à tester une solution de stockage d’électricité baptisée RINGO. Déployée sur trois sites français, cette initiative vise à expérimenter le stockage des surplus d’électricité issue des centrales solaires et éoliennes.
« Cette expérimentation permettra de tester le stockage des surplus ponctuels et locaux de production des énergies renouvelables (éolienne et solaire) ne pouvant pas être transportés par le réseau et leur déstockage ailleurs, simultanément. Ce fonctionnement permet d’assurer une neutralité vis-à-vis du marché. Ce système de stockage permet d’éviter les pertes de production d’électricité d’origine renouvelable et de reporter la construction de certaines lignes électriques, dans le respect du schéma décennal de développement du réseau de RTE ».
« grâce aux énergies renouvelables et au nucléaire, 93 % de la production de la production électrique française est neutre en carbone » ? Plutôt : » grâce au nucléaire et à l’hydraulique (pilotables), qui représentent 93 % de la consommation électrique, le mix électrique français est faible en émissions de CO2″.
L’hydrogène, produit sans émissions de CO2, peut être regardé comme vecteur de pénétration de l’énergie décarbonée, là où le recours direct à l’électricité décarbonée est difficile, par exemple le transport de fret ou de voyageurs.
Le train s’y prête bien et existent déjà des automoteurs mus à l’hydrogène, mais il faut faire un bilan avec l’électrification des lignes concernées qu’on sait aujourd’hui réaliser de manière adaptée au trafic (caténaire plus légère,…) et dans ce cas, bien compter les coûts et considérer les conditions amont de production de l’électricité et de l’hydrogène.
Ainsi certains de ces automoteurs fonctionnent en Allemagne où le courant qui fabriquera l’hydrogène est encore très carboné, s’il ne vient pas directement du cracking de produits pétroliers, avec production importante de CO2.
En matière de production d’hydrogène par électrolyse, on l’imagine le plus souvent comme un moyen d’absorber utilement les surproductions temporaires issues d’un parc de renouvelables électriques, forcément sur-capacitaire quand on veut lui voir jouer un rôle important dans le mix (compté en énergie) compte tenu de son l’intermittence intrinsèque.
Mais imaginer l’électrolyse comme régulateur du système électrique absorbant les surplus temporaires crées par les « bouffées » de l’intermittence n’a rien de trivial et c’est même probablement illusoire.
Quant au destockage « on line » des réserves d’hydrogène constituées, retransformées en électricité, c’est encore plus hypothétique, sans parler du produit de la multiplication des rendements. Mieux vaut en effet imaginer un devenir plus rationnel pour cet hydrogène, hors du système électrique.
Mais si on reconnaît à l’hydrogène des vertus spécifiques (il peut aller là où l’électricité irait moins facilement, ou n’irait pas) pourquoi ne pas le produire, systématiquement et volontairement cette fois, par une flotte nucléaire dimensionnée en conséquence. Ce schéma avait d’ailleurs été imaginé dès le lancement du programme nucléaire national.
Mais on entend d’ici les cris d’orfraies des tenants de l’étrécissement du nucléaire, actuellement confortés par toutes les décisions gouvernementales allant dans ce sens (fermeture de 14 réacteurs d’ici 2035, et pas de devenir sérieusement imaginé pour la filière).
Reste que nonobstant ses vertus, devoir en passer par une profusion d’éolien et de solaire PV pour fabriquer de l’hydrogène décarboné est antiéconomique.
On peut en effet imaginer que pousser plus énergiquement la pénétration de l’électricité décarbonée dans le domestique, les transports et l’industrie, ce qui est réaliste, est une approche plus rationnelle, laissant à l’hydrogène ses niches spécifiques, sans en créer d’artificielles.
Et pourquoi pas des petits réacteurs modulaires pour produire de l’hydrogène ? https://www.connaissancedesenergies.org/nucleaire-perspectives-pour-les-petits-reacteurs-modulaires-dans-le-monde-190529