vignette|upright=1.5|Schéma de production et de consommation d'hydrogène vert (l'éolienne représente la production d'électricité décarbonée).
L'hydrogène vert est le dihydrogène produit : au sens large (on parle alors aussi d'hydrogène propre), de manière décarbonée, sans libération significative de gaz à effet de serre (dans ce sens il inclut l'hydrogène jaune, rouge, bleu, turquoise, orange ou blanc) ; au sens restreint, par électrolyse de l'eau, à partir d'une source d'énergie renouvelable, ou d'une source bas carbone (énergie renouvelable ou nucléaire), selon les définitions.
Production d'hydrogène vert De l'électricité à faible empreinte carbone, produite à partir d'une source d'énergie renouvelable ou nucléaire, peut être utilisée pour produire de l'hydrogène vert par le processus d'électrolyse de l'eau.
L'hydrogène produit à partir d'électricité d'origine nucléaire est aussi qualifié de « jaune », « violet » ou « rose » selon les pays et les méthodes de production.
Les opposants au nucléaire rejettent la dénomination d'« hydrogène vert » pour l'hydrogène produit à partir du nucléaire.
Les députés européens souhaitent un accord sur une terminologie uniforme afin de définir clairement les différents types d'hydrogènes (renouvelable, à faible teneur en carbone et d'origine fossile).
Pistes au stade de la recherche La pyrolyse du méthane (hydrogène turquoise) est parfois présentée comme une alternative à l'électrolyse de l'eau. Au cours de la réaction, le méthane est transformé en dihydrogène et en noir de carbone.... Ce procédé est présenté comme « non mature » par RTE dans son rapport « Futurs énergétiques 2050 » ().. Le prix élevé du méthane et le contexte géopolitique sont également des freins au développement de cette technique, mais des alternatives comme le biogaz sont envisagées..
La production de « biohydrogène » à partir d'algues issues de macroalgues. ou de microalgues. est aussi envisagée.
Contexte : production et utilisations de l'hydrogène
En 2015, l'hydrogène produit par électrolyse ne représente que 4 % de l'hydrogène utilisé, alors que l'Europe en consomme par an.. Son utilisation se fait dans l'industrie du raffinage, la production d'ammoniac pour l'agriculture, la production de méthanol et dans une moindre mesure d'acier. Elle s'accompagne en 2020 de l'émission de de tonnes de par an, soit environ 2 % des émissions mondiales et quasiment autant que le secteur aérien ou que le transport maritime..
Rôle dans la transition écologique
Le développement d'un « système hydrogène bas-carbone » performant est considéré comme dans les scénarios français de transition énergétique reposant sur un très fort développement des énergies renouvelables à l'horizon 2050, proposés par RTE en 2021, et plus généralement comme un atout pour décarboner les secteurs difficiles à électrifier... Ainsi, au-delà du stockage de l'énergie, l'hydrogène pourrait connaître d'autres applications, notamment dans le cadre des transports (avion à hydrogène, voiture à hydrogène, train à hydrogène). et dans l'industrie (sidérurgie et industrie chimique).. En , l'Union européenne a proposé un plan intitulé « Stratégie de l'hydrogène pour une Europe climatiquement neutre », surnommé « Plan hydrogène », dans le cadre du pacte vert pour l'Europe..
L'utilisation de l'hydrogène pour décarboner l'économie n'a de sens que s'il est produit de façon décarbonée. Les centrales nucléaires peuvent contribuer à la production d'hydrogène décarboné, soit en alimentant des électrolyseurs à partir du réseau national, soit en utilisant leur vapeur dans des électrolyseurs à haute température, soit dans de nouveaux modèles de réacteurs capables de produire des températures de sortie de l'ordre de . L'hydrogène produit à partir d'électricité nucléaire est considéré comme « vert » selon la future taxonomie verte européenne.
Écoblanchiment Le , les eurodéputés ont accepté que l'hydrogène vert soit produit à partir d'électricité issue de gaz ou de charbon, pourvu que le carbone produit soit « compensé » par des productions d'énergie renouvelable dans les trois mois....
Enjeux liés à l’eau et accusations d’écoblanchiment
Dans le contexte du réchauffement climatique, plusieurs organisations et chercheurs soulignent que l’eau douce constitue une ressource de plus en plus rare et stratégique, en particulier dans les régions arides ou semi-arides. Or, la production d’hydrogène par électrolyse nécessite d’importantes quantités d’eau, ce qui suscite des critiques lorsque ces projets sont présentés comme « durables » sans prise en compte explicite de leur impact hydrique.. Certaines ONG estiment que la promotion de projets d’hydrogène « vert » dans des zones soumises à un stress hydrique élevé peut relever de l’écoblanchiment, lorsque les enjeux liés à la consommation d’eau, à la concurrence avec les usages humains ou agricoles, ou aux impacts environnementaux locaux sont minimisés dans la communication publique.. Le stockage et le transport de l’hydrogène sous forme d’ammoniac font également l’objet de critiques. Plusieurs études rappellent que l’ammoniac est un composé toxique et polluant, dont la production et l’utilisation comportent des risques environnementaux, notamment pour les milieux aquatiques, et que sa reconversion n’implique pas un retour de l’eau initialement utilisée à l’état potable.. Selon ces analyses, la mise en avant du caractère « vert » de ces technologies, sans présentation équilibrée de leurs limites et impacts, peut contribuer à des stratégies de communication qualifiées d’écoblanchiment.
Économie de la production vignette|Production d'hydrogène à partir d'énergie solaire. Selon le think-tank allemand Agora , l'électrolyse pour la production d'hydrogène vert requiert de longues durées annuelles de fonctionnement à pleine charge (supérieures à par an) et de l'électricité renouvelable à bas coût. Cela écarte les éoliennes à terre (en moyenne ). Les gisements les plus favorables sont les grands parcs éoliens de la mer du Nord et les grandes centrales solaires en Afrique du Nord ou au Moyen-Orient Making the most of offshore wind , Agora , 2019, page 5..
Selon Meredith Annex, analyste chez BloombergNEF, . Selon Patrick Pouyanné, PDG de TotalEnergies, Cédric Philibert, chercheur au Centre énergie et climat de l'Ifri, explique que les besoins en électricité non issue d'énergies fossiles seront importants pour remplacer les centrales à gaz et à charbon et pour électrifier les transports, et que le développement de nouvelles capacités d'électricité renouvelable pour produire, en sus, de l'hydrogène parait impossible. Des régions moins densément peuplées se préparent donc à en tirer parti. L'Espagne, qui dispose de vastes espaces peu habités et d'une avance certaine dans les renouvelables, veut produire à terme jusqu'à d'hydrogène par an et en exporter une partie vers le reste de l'Europe. L'Australie, le Kazakhstan, l'Arabie saoudite, le Canada, l'Inde, la Namibie ont des projets ambitieux, ainsi que les États-Unis et la Chine. Selon Prakash Sharma, analyste chez Wood Mackenzie, , mais les régions productrices éloignées des grandes zones de consommation industrielle seront désavantagées par les coûts de transport. Le transport de l'hydrogène sous forme liquéfiée par navire paraît beaucoup plus problématique que pour le gaz naturel, car la température de liquéfaction de l'hydrogène est extrêmement basse : Celsius, contre pour le gaz naturel, et la densité de l'hydrogène gazeux est trop faible pour être rentable à transporter sur longue distance. Les projets parient donc de plus en plus sur les produits dérivés de l'hydrogène, plus faciles et moins coûteux à transporter, comme l'ammoniac, utilisé comme engrais, ou le méthanol, qui entre dans la composition de produits chimiques. Plusieurs pays ont d'ores et déjà annoncé qu'ils ne pourraient pas produire tout l'hydrogène vert dont ils ont besoin et qu'ils en importeraient massivement : l'Allemagne, les Pays-Bas et le Japon ; la France pourrait s'y ajouter..
Rentabilité La production d'hydrogène nécessite d'importantes quantités d'énergie. Si l'hydrogène n'est pas produit directement à partir d'hydrocarbures fossiles, sa production par électrolyse de l'eau se fait au détriment de l'électricité injectée sur le réseau électrique. Les rendements médiocres de récupération énergétique de la filière hydrogène, les difficultés de stockage, ainsi que la faible capacité des électrolyseurs à absorber les fluctuations rapides des énergies vertes (éolienne et solaire) semblent indiquer en 2021 que la filière hydrogène dite « verte » serait économiquement peu viable à grande échelle.. Seuls des cas particuliers ou . Selon Jean-Marc Jancovici, la .. Pour la Fédération européenne pour le transport et l'environnement (T&E), cette inefficacité des e-carburants conduirait à les réserver au secteur de l'aviation..
L'Académie des technologies, société savante française, résume l'état de l'art de la filière hydrogène vert dans la conclusion de son rapport du : « Le développement de la filière hydrogène relève du temps long. Des perspectives séduisantes sont ouvertes ; mais leur point d’arrivée n’est pas acquis. Il convient d’accepter que de nombreux travaux de développement n’aboutissent que dans les décennies à venir ; et on ne connaît pas les résultats. On ne saurait construire une politique énergétique sur des espoirs »..
Certains sidérurgistes estiment que le coût de l'hydrogène vert est prohibitif, malgré les subventions qui se chiffrent en milliards d'euros. Ainsi, Geert van Poelvoorde, directeur général d'ArcelorMittal, prédit qu’en utilisant l'hydrogène en Europe, l'entreprise se . En effet, les projections actuelles aboutissent à un coût de production de , peut-être en anticipant des optimisations. Or le prix maximum acceptable pour l'utilisation de l'hydrogène en sidérurgie est de . L'importation d'hydrogène est à exclure : le coût de transport depuis l'Afrique, où sa production serait la plus économique, revient justement à . ArcelorMittal impute ainsi les échecs des projets de réduction directe à l'hydrogène aux prévisions de coûts de fonctionnement inacceptables et souligne que les investissements sont plus importants que prévu (HyDeal España est estimé à huit milliards d'euros, que les subventions couvrent à hauteur de d'euros). De leur côté, les États-Unis s'engagent à subventionner l'hydrogène vert s'il dépasse ..
Ambition politique et réalisations Monde La Banque mondiale publie le un rapport sur le marché de l'hydrogène vert. Elle évalue les besoins en hydrogène bas carbone pour répondre aux objectifs climatiques à en 2030, dont la moitié dans les pays émergents et en voie de développement. Les investissements nécessaires pour y parvenir sont estimés à de dollars par an au niveau mondial. En 2023, seuls six grands projets de développement d'hydrogène vert (de capacité supérieure à ) ont reçu une décision finale d'investissement. La Banque mondiale propose un plan d'action pour un total de ..