Décoder l’arc-en-ciel de l’hydrogène : qu’est-ce que c’est et pourquoi est-il utile ?
L’hydrogène joue un rôle important dans la décarbonisation alors que le monde s’efforce de limiter le réchauffement climatique. Avec l’attention croissante accordée à cette importante source d’énergie propre, des termes colorés tels que l’hydrogène vert, l’hydrogène bleu et l’hydrogène gris sont entrés dans le lexique de plus en plus complexe des mots à la mode en matière de développement durable. Mais que signifie ce système de codage couleur et pourquoi est-il utile ?
L’hydrogène est utilisé comme combustible depuis plus de deux siècles. Bien que des milliers de véhicules et de machines dans le monde soient aujourd’hui alimentés par des piles à combustible à hydrogène, les complexités et le coût de la production d’hydrogène ont entravé son adoption à grande échelle dans le passé.
L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers, mais il n’existe pas naturellement. L'hydrogène doit être produit en le séparant d'autres éléments, comme dans l'eau ou les combustibles fossiles. Il existe différentes manières d’y parvenir, et chacun de ces processus utilise différentes quantités d’énergie et produit différentes émissions de gaz à effet de serre.
En tant que source d’énergie propre, il est important de différencier l’hydrogène par la méthode de production utilisée pour comprendre l’ensemble de son impact environnemental. C’est pourquoi l’arc-en-ciel de l’hydrogène a été créé.
Pourquoi un arc-en-ciel ?
L’arc-en-ciel de l’hydrogène est un moyen simple pour les personnes qui ne travaillent pas ou ne sont pas familières avec le secteur des énergies propres de comprendre les options autour de cette solution énergétique passionnante. Il convient de noter que tout l’hydrogène est un gaz invisible et incolore. Malheureusement, aucun hydrogène n’est réellement rose, jaune ou turquoise en couleur visible.
Au lieu de cela, les couleurs sont un outil pratique pour classer et mémoriser les types d’hydrogène.
Les couleurs – même si elles ne reflètent pas les propriétés scientifiques – utilisées pour étiqueter les méthodes de production sont significatives dans certains cas et arbitraires dans d’autres. Sans surprise, l’hydrogène vert est l’option la plus durable avec le moins d’impact environnemental. Tandis que l’hydrogène turquoise tire son nom du fait que son processus de production se situe quelque part entre le vert et le bleu. L’arc-en-ciel de l’hydrogène continue de s’étendre à mesure que de nouvelles méthodes innovantes de production d’hydrogène sont introduites.
Décomposons l'ensemble de l'arc-en-ciel et examinons les différentes manières dont l'hydrogène est produit.
Hydrogène vert
L'hydrogène vert n'émet aucune émission de carbone et est créé à partir de sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique pour électrolyser l'eau. Les électrolyseurs utilisent une réaction électrochimique pour diviser l'eau en ses composants d'hydrogène et d'oxygène.
L’hydrogène vert est le seul hydrogène qui n’émet aucune émission nocive lors de sa production. Si les avantages de l’hydrogène vert sont importants, sa production est plus coûteuse et ne représente qu’un très faible pourcentage de la production d’hydrogène. À mesure que de nouvelles avancées et innovations dans le domaine de l’hydrogène vert seront réalisées, les prix baisseront et l’utilisation augmentera.
L'hydrogène vert est l'objectif principal des technologies d'électrolyseur Accelera™ by Cummins. Avec à la fois la technologie alcaline et la technologie de membrane échangeuse de protons (PEM) dans son portefeuille, les électrolyseurs Accelera™ PEM produisent activement de l'hydrogène vert à Bécancour, au Canada, avec un Système de 90 mégawatts (MW) et Système de 35 MW commandé.
Hydrogène jaune
Un sous-ensemble de l’hydrogène vert, l’hydrogène jaune, est produit par électrolyse générée par l’énergie solaire.
Hydrogène gris
L'hydrogène gris est créé à partir du gaz naturel – généralement du méthane – grâce à un processus appelé reformage du méthane à la vapeur (RMR). Forme de production d’hydrogène la plus courante, l’hydrogène gris représente 95 % de la production d’hydrogène aux États-Unis et a le coût le plus bas. Les gaz à effet de serre générés lors du processus ne sont pas captés.
Hydrogène bleu
Comme l’hydrogène gris, l’hydrogène bleu repose sur le processus conventionnel de SMR.
La principale différence réside dans l’utilisation du captage et du stockage du carbone (CSS). Le CSS piège le dioxyde de carbone issu du processus de reformage et le séquestre sous terre. Techniquement, cela abaisse le seuil d’émission, mais les fuites directes de méthane et d’hydrogène provenant des poches de stockage de carbone sont préoccupantes.
L’hydrogène bleu a été qualifié de faible teneur en carbone en raison du CSS, mais il y a encore un débat quant à savoir si l’utilisation du SRM avec le CSS peut véritablement être considérée comme un processus « à faible émission de carbone ».
Hydrogène turquoise
L’une des couleurs les plus récentes à rejoindre le spectre de l’hydrogène est l’hydrogène turquoise. Se situant entre l’hydrogène vert et bleu, la turquoise est produite via un processus appelé pyrolyse du méthane. Il s’agit d’un processus à haute température qui convertit le méthane en hydrogène gazeux et en carbone solide – comme le charbon ou la biomasse – en présence d’un catalyseur. Aucune émission de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone n'est créée.
Bien que l’hydrogène turquoise n’ait pas encore d’impact prouvé à grande échelle, il présente un potentiel en tant que solution à faibles émissions si les scientifiques parviennent à trouver des moyens d’alimenter le processus thermique avec de l’énergie renouvelable et d’utiliser ou de stocker correctement le sous-produit du carbone.
Hydrogène rose
L’hydrogène rose exploite l’énergie nucléaire pour alimenter l’électrolyse nécessaire à sa production. Les températures élevées des réacteurs nucléaires offrent un avantage supplémentaire : la chaleur extrême produit de la vapeur qui peut être utilisée pour l’électrolyse ou le reformage du méthane à la vapeur à partir de gaz fossiles dans d’autres formes de production d’hydrogène.
Hydrogène brun et noir
L'hydrogène noir et brun représente le processus traditionnel de fabrication de l'hydrogène : la gazéification du charbon. Le charbon noir (anthracite et charbon bitumineux) libère moins de CO2 par unité d'énergie produite que le lignite (lignite), mais cela ne signifie pas que la gazéification du charbon noir est souhaitable. Il s’agit toujours du procédé de production d’hydrogène le plus dommageable pour l’environnement.
Hydrogène blanc
L’hydrogène blanc est un hydrogène géologique naturel présent dans les dépôts souterrains. Le potentiel de cet hydrogène et son impact sur l’extraction sont explorés par les universités, les entreprises et les organismes de recherche et politiques.
L’hydrogène naturel est également appelé hydrogène « doré », mais l’hydrogène doré pourrait bientôt se retrouver dans sa propre catégorie. Bien qu’il y ait encore un débat à ce sujet, l’or-hydrogène est l’extraction de l’hydrogène à partir de microbes en fermentation trouvés dans des puits de pétrole épuisés.
L'impact de l'arc-en-ciel
L’hydrogène peut constituer une source propre de combustible et de chaleur pour les habitations, les transports et l’industrie. Mais ses qualités écologiques varient en fonction de la manière dont il est produit. Bien que l’arc-en-ciel ait été parfois critiqué pour sa simplification excessive des nuances des processus de production, il a sans aucun doute aidé les gens à connaître les options, leurs avantages et leurs inconvénients. Les couleurs ont permis de se souvenir facilement de ces messages potentiellement complexes, de savoir quelles options sont les meilleures et de mieux comprendre une nouvelle solution passionnante d'énergie propre.
