L’hydrogène vert: Tout ce qu’on doit savoir

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Le Maroc a fait le choix d’explorer encore plus les perspectives prometteuses qu’offre la montée en compétitivité de ces énergies, en particulier dans le domaine de l’hydrogène vert.

Dans ce sens, SM le Roi avait donné

Ses Hautes Instructions à l’effet d’élaborer, dans les meilleurs délais, une « Offre Maroc » opérationnelle et incitative, couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur de la filière de l’hydrogène vert au Maroc. Quelles sont donc les spécificités de cette filière d’avenir qui promet de renforcer encore le positionnement du Maroc dans le paysage énergétique mondial? 

D’abord, tout comme l’électricité, le dihydrogène (H2) de son appellation scientifiquement correcte n’est pas une source d’énergie en lui-même mais un vecteur énergétique, c’est-à-dire qui permet de véhiculer l’énergie.

Il a deux utilisations principales de nos jours : servir de matière première pour la production d’ammoniac (industrie des engrais) et de méthanol ainsi que de réactif dans les procédés de raffinage (carburants, biocarburants).

A l’heure où l’écrasante majorité de l’hydrogène produit de nos jours l’est à partir de d’énergies fossiles et de charbon (reformage de gaz naturel ou gazéification par incinération de charbon de bois), l’intérêt porté à l’hydrogène vert revêt tout son sens. Ce dernier, issue de l’électrolyse, peut jouer un rôle important dans la décarbonation des secteurs industriels qui l’utilisent, accompagnant ainsi la transition énergétique. On l’utilise également dans le stockage de l’électricité, la production de carburants synthétiques ou des piles à combustible pour les voitures électriques. Les autres usages qu’il est aussi possible d’en faire sont nombreux mais peu explorés et la communauté scientifique se penche sur leur développement.  

L’hydrogène est associé à plusieurs couleurs selon son procédé de fabrication et les émissions de CO2 que le procédé engendre. Il est dit vert (propre) lorsque l’électricité utilisée pour sa production provient des énergies renouvelables et gris (fossile) quand il est produit par des procédés thermochimiques dont les matières premières sont les énergies fossiles.

L’hydrogène bleu (bas carbone) est produit de la même façon que l’hydrogène gris, à la différence que les émissions de CO2 résultant de sa fabrication sont captées à des fins de réutilisation ou de stockage. Pour sa part, l’hydrogène produit par électrolyse à travers l’usage de l’électricité provenant de l’énergie nucléaire est qualifié de jaune (bas carbone également).

L’électrolyse, procédé de décomposition de l’eau (H2O).à travers un courant électrique, permet de recourir à de l’électricité issue des énergies renouvelables, aboutissant ainsi à la production d’hydrogène vert.   

A cet effet, trois technologies d’électrolyse sont actuellement possibles :

L’électrolyse alcaline : c’est le procédé le plus employé dans les industries chimiques et pétrochimique, car le plus abordable. Il s’agit de « diviser » l’eau entre deux électrodes (anode et cathode) baignant dans un électrolyte (substance conductrice d’électricité) basique comme le potassium, le sodium ou le chlore. Ce procédé est toutefois qualifié de « peu flexible » pour l’intégration de l’électricité issue des énergies renouvelables.

L’électrolyse PEM (membrane échangeuse de protons) : cette technologie attire les chercheurs et a connu un essor important. Dans une cellule d’électrolyseur PEM, les deux électrodes sont séparées par une membrane en polymère solide. Ce procédé est décrit comme pouvant fonctionner sur une large plage de puissance et répondre à des variations rapides de charges, en plus d’un temps de démarrage plus court que celui de l’électrolyse alcaline. Il est cependant plus couteux à cause des matériaux utilisés (membrane, catalyseurs à base de métaux noble comme le platine et l’iridium.

Electrolyse à haute température : technologie encore à l’étude et au développement (attendue à partir de 2025), elle vise des hauts rendements en conversion. Le principe est d’électrolyser la vapeur d’eau à haute température (jusqu’à 800°c), visant ainsi une économie forte de l’électricité consommée. L’électrolyte et les électrodes sont à base de céramique mais la longévité du procédé reste faible au vu de la durée de vie limitée des céramiques.    

Les hydrocarbures mis de côté, l’eau reste la matière première pour la production d’hydrogène vert. Dans ces temps de stress hydrique, la solution optimale pour s’approvisionner en quantités industrielles d’eau reste le dessalement de l’eau de mer. Les pays qui disposent d’un littoral important, comme le Maroc (3600 KM), disposent d’un avantage compétitif pour l’attraction des investissements car ils peuvent multiplier les implantations de stations de dessalement et les répartir efficacement sur une large distance.

Une récente étude du Conseil mondial de l’énergie (WEC) évalue le marché mondial de l’hydrogène vert et ses dérivés à 600 TWh en 2030 et à 20.000 térawatt-heure (TWh) en 2050, notamment avec l’accélération de la transition énergétique et la décarbonation des économies industrialisées. 

Pour l’instant, l’heure est à l’amélioration du coût de production de l’hydrogène vert : sa fabrication à partir de l’électrolyse coûte deux fois plus cher que le recours au reformage du gaz avec captage du CO2. Cette voie est réservée aujourd’hui à des usages spécifiques comme l’électronique, qui requièrent un niveau élevé de pureté.

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