Développer la filière hydrogène-énergie

Aux quatre coins de la planète, on parle de l’hydrogène. Produit de manière verte et combiné à d’autres énergies renouvelables, il apparaît comme une solution pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et assurer une véritable transition écologique. Forts d’une expertise en la matière, Belfort, le Grand Belfort et tout le Nord Franche-Comté se positionnent sur cette filière d’avenir. 

L’axe hydrogène-énergie du projet « Transformation d’un Territoire Industriel » s’appuie sur l’écosystème historique développé depuis 20 ans à Belfort par la Fédération de Recherche FC Lab et par la Région, labellisée Territoire d’Hydrogène. 

L’ensemble des projets crée une dynamique de construction d’une filière industrielle de l’hydrogène-énergie et de développement de ses usages, en mobilité, en équipement et en service. La filière entraine avec elle un écosystème de sous-traitants, équipementiers et systémiers sur ces nouveaux marchés. 

Vous avez dit hydrogène ?

L'hydrogène  est présent partout, mais existe rarement sous cette forme à l’état naturel. Il est généralement couplé avec d’autres molécules, ou avec lui-même dans le cas du dihydrogène (H2). C’est d’ailleurs cette molécule (H2) qu’on appelle communément « l’hydrogène ». Au contact de l’oxygène ou à l’aide d’une pile à combustible, il devient une source importante d‘énergie électrique ou thermique.

Pour utiliser l’hydrogène comme vecteur d’énergie, il faut l’extraire. On le trouve notamment dans les hydrocarbures (charbon, le pétrole, le gaz), dans l’eau  (H2O) et même dans la biomasse (végétaux).

Quel sont ses avantages et inconvénients ?

C’est une ressource inépuisable. Utilisé dans une pile à hydrogène, ou combiné avec l'oxygène de l'air, il produit de l'électricité, de la chaleur et de l’eau. Il n’a aucun impact écologique, à condition de le produire de manière durable.

Il coûte cher à produire, sa production est gourmande en énergie et son stockage nécessite des précautions : le dihydrogène est un gaz inflammable en endroit confiné.

C’est un gaz qui prend beaucoup de place, d’où la problématique du stockage. On peut réduire son volume en le mettant sous pression comme pour les stations de recharge des voitures à hydrogène ou sous la forme liquide lorsqu’on le refroidit au-delà de moins 200 degrés.

Un enjeu : produire l’hydrogène décarboné

La manière la plus simple et la plus répandue de produire de l’hydrogène est de l’extraire à partir d’autres sources d’énergie comme les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel) par procédé de reformage. Bien que moins nocif que la combustion pure des hydrocarbures, cela ne règle pas totalement le problème des émissions de CO2, ni la dépendance aux énergies fossiles. 

La solution est donc d’utiliser une pile à combustible (stockage à court terme) ou de l’extraire directement depuis l’eau (H2O), si possible par procédé d’électrolyse (stockage à long terme). L’électrolyse de l’eau est une solution pour un stockage massif de l’énergie et à l’intermittence de la production des énergies renouvelables comme l’éolien ou le solaire. Reste que ce procédé est plus coûteux, environ deux à trois fois plus cher que la production d’hydrogène à partir d’hydrocarbures.

Les domaines d’application

La conversion à l’hydrogène décarboné est déjà une réalité dans la mobilité, comme dans la voiture avec pile à hydrogène, les bus, les trains et véhicules utilitaire tels que ceux de la poste, développé par l’UTBM. Mais cette transformation est plus lente dans l’industrie, car elle nécessite des investissements et de la formation. Il est plus facile d’appliquer cette technologie à une petite échelle comme la voiture que de modifier tout un procédé industriel. 

Pour en savoir plus
 

Les actions

Les premières actions permettant de développer une filière industrielle de l’hydrogène (H2) sont la création d’une station multimodale de production et de distribution d’H2 décarboné (c’est-à-dire à partir d’énergies renouvelables), le développement d’un réseau de bus fonctionnant à l’H2, c’est-à-dire sans émission de CO2, les essais de locomotives de fret fonctionnant à l’H2 par Alstom, la création de l’Institut National de Stockage d’Hydrogène (ISTHY) par Rougeot Energie et la construction de logements sociaux dont les besoins énergétiques (électricité, eau chaude, etc.) seront gérés par de l’énergie-H2. 

Le développement de la filière industrielle H2, pour des usages mobilités et stationnaires et pour la production d’équipements et de services, est une formidable opportunité pour les industries régionales qui bénéficient des savoir-faire hérités des filières historiques des transports et de l’énergie : 

  • Les grands groupes sont en plein développement de solutions H2 : par exemple, Alstom développe une solution de fret ferroviaire à l’H2 et Faurecia crée une chaîne de production de réservoirs H2.
  • Les PME, TPE et ETI (entreprises de taille intermédiaire) témoignent d’un dynamisme et d’une adaptabilité forts dans le domaine : Rougeot Energie, entreprise familiale et locale crée l’ISTHY, centre de recherche et de formation sur le stockage de l’H2 et Territoire Habitat expérimente la construction de bâtiment à énergie passive par l’H2 et le stockage d’énergie par pile à combustible.
  • Les start-up sont particulièrement innovantes dans la production d’équipements H2 : H2SYS produits des générateurs d’H2 ou HYBAN développe une solution pour l’alimentation en H2 de data center, réduisant ainsi fortement leur émission de gaz à effet de serre par exemple.
  • Les collectivités locales soutiennent également le développement des usages de l’H2, notamment avec le renouvellement de la moitié de la flotte de bus du SMTC par des bus H2 en 2025, avec une première livraison de 7 bus prévue en 2022.
  • Enfin, les établissements d’enseignement supérieur et de recherche sont très présents, grâce notamment à leur vision pionnière dans les années 2000, avec la fédération FCLAB ou le projet d’autoproduction et d’autoconsommation Campus H2 UTBM sur le Techn’hom. Les formations dans le domaine de l’hydrogène sont également nombreuses en Nord Franche-Comté, notamment par le Cursus Master en Ingénierie (CMI) Energie hydrogène et efficacité énergétique, ou le CMQ d’excellence Mobicampus, formant du CAP au doctorat à tous les métiers de la filière H2. 

L’ensemble de ces initiatives forment un écosystème dynamique et résilient, dont le projet central est la création d’une station multimodale de production et de distribution d’H2 décarboné. Cette station pourra répondre à la fois aux besoins d’H2 des industriels et des chercheurs et à ceux des bus H2 du SMTC, consolidant ainsi le développement de la filière et de ses usages. Pierre angulaire du territoire H2 du Nord Franche-Comté, elle permettra la production locale d’H2 à partir d’énergies renouvelables et témoignera ainsi de la capacité du tissu économique du Grand Belfort de s’illustrer par ses capacités d’innovation et par ses choix fort en faveur de la transition écologique et du développement durable.