Économie hydrogène
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Le terme d'économie hydrogène est utilisé pour évoquer une hypothétique future société dans laquelle l'hydrogène (H2) servirait à stocker l'énergie pour toutes les applications mobiles (essentiellement la voiture) et stationnaires réparties, à l'instar du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie...) aujourd'hui.

Pourquoi l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.)

L'hydrogène suscite beaucoup d'espoirs dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) actuel, où on prend conscience de la nécessité de trouver des alternatives à la consommation d'énergies fossiles, et où on s'interroge sur la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) locale des véhicules. Le principal atout de l'hydrogène est sa capacité à produire de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), et en particulier de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les...). On l'utilise par combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.), dans un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...) pour produire directement du mouvement, ou dans une pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un...) pour obtenir de l'électricité. Les rendements énergétiques obtenus sont bons, de l'ordre de 60% pour certaines piles. En outre, cette combustion est propre, elle ne rejette que de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). On pense alors tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de suite à l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport...), qui nécessite trop d'énergie pour qu'elle soit stockée dans des batteries, et dont on cherche à diminuer les émissions nocives. L'hydrogène permet d'envisager un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) totalement non polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui audelà d'un certain seuil, et parfois dans...), à l'autonomie importante, et au rendement énergétique intéressant. Comme on peut en outre le produire par hydrolyse avec de l'électricité, on peut alors concevoir toute une filière (Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat: la filière administrative.) propre pour alimenter les véhicules. D'où le terme d'économie hydrogène (Le terme d'économie hydrogène est utilisé pour évoquer une hypothétique future société dans laquelle l'hydrogène (H2) servirait à stocker l'énergie pour...).

Première perspective : la production localisée

Une première façon de produire de l'hydrogène est de l'obtenir par combustion de carburants fossiles ou végétaux : d'éthanol, charbon ou hydrocarbures. Ceci est possible de manière localisée, dans une voiture par exemple. Les rendements énergétiques obtenus sont assez intéressants. L'hydrogène n'est alors qu'un intermédiaire entre le moteur thermique le produisant et la pile à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une...), produisant l'électricité elle-même utilisée par un moteur électrique. Cette structure peut sembler totalement inutile par rapport au moteur à explosion (Le moteur à explosion est un type de moteur à combustion interne, il est principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile, moto, camion, bateau), ainsi que pour une multitude d'outils...), produisant directement l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est égale au...) à partir du carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.); en comparant les rendements énergétiques de ces deux solutions, on s'aperçoit que la solution hydrogène est une alternative (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) réaliste. Le rendement énergétique de la paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) production d'hydrogène-pile à combustible est comparable à celui du moteur à explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...), et les pertes au niveau du moteur électrique sont quasi nulles. En outre, l'utilisation de l'intermédiaire électrique permet d'envisager des économies d'énergies par récupération au freinage, et pour l'équipement embarqué : une partie de l'énergie du moteur est aujourd'hui retransformée en électricité, ce qui entraîne d'autres pertes. L'électricité serait directement disponible dans le moteur à pile à combustible. Autre raison d'être optimiste, le moteur à explosion est une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) très éprouvée, dont le rendement est optimisé depuis des décennies par toute l'industrie automobile, alors que le véhicule à hydrogène (La notion de véhicule à hydrogène désigne tout moyen de transport qui utilise une transformation chimique de hydrogène comme énergie de propulsion.) n'a été que beaucoup moins étudié. On pense donc que les progrès à faire sont encore beaucoup plus importants dans cette filière.

L'économie hydrogène

Cependant, cette production embarquée ne résout pas le problème de la consommation d'énergies fossiles, et de la pollution embarquée. Les partisans de l'économie hydrogène vont beaucoup plus loin, et prônent une production à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle...) en usine, puis une filière d'approvisionnement pour le stocker à bord des véhicules.

La production à grande échelle

Actuellement, on produit l'hydrogène en usine par deux procédés principalement.

Le plus utilisé reste la combustion de carburants, hydrocarbures ou charbon. C'est actuellement la solution la plus économique, et celle offrant le meilleur rendement énergétique. Néanmoins, cette solution ne fait que reporter le problème de la consommation d'énergies fossiles. L'autre solution mise en œuvre à grande échelle est l'électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) de l'eau. Elle est beaucoup plus onéreuse et offre un rendement plus faible que la solution énoncée plus haut. Mais puisqu'elle ne consomme que de l'électricité, et que l'on sait produire l'électricité proprement, elle permet d'envisager une filière entièrement propre.

L'objection principale est que si on sait produire de l'électricité proprement, les capacités de production par moyens écologiques restent limitées. Concevoir ainsi toute une économie entièrement sur l'électricité reviendrait à en multiplier la consommation, ce qui ne pourrait se faire que par le nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) et les centrales thermiques. On en revient finalement à une filière polluante.

Certaines solutions sont actuellement à l'étude, telles que des centrales nucléaires produisant en parallèle électricité et hydrogène, mais n'apportent pas de réponse à cette question pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.).

Question du stockage et du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...)

La question du stockage : très peu dense, l'hydrogène doit être comprimé à des pressions très importantes pour être transportable dans un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) raisonnable. Outre les problèmes de sécurité qu'elle comporte, cette compression demande beaucoup d'énergie. D'autres solutions sont envisagées mais non maîtrisées pour l'instant; le stockage sous forme liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) est envisagé, mais non maîtrisé à bord d'un véhicule. Une solution suscite de l'espoir, même si pour l'instant elle reste à l'état d'étude fondamentale : le "piégeage" de l'hydrogène par le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.).

Le transport : il faudrait mettre en place des infrastructures gigantesques pour produire et transporter l'hydrogène à travers le territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par d'autres sciences...). Il s'agit d'un effort comparable au développement des filières de distribution du pétrole, qui a demandé plusieurs dizaines d'années. Le coût du déploiement d'un système complet de distribution pourrait demander de 10 à 15 milliards de dollars pour les seuls États-Unis. Ce frein (Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement d'une machine ou un véhicule en cours de déplacement.) économique implique que le passage à l'hydrogène ne peut résulter que d'un choix généralisé, et nécessite donc l'aplanissement de toutes les difficultés existantes

Conclusion

Si l'économie hydrogène est pour l'instant une perspective lointaine, voire carrément une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l'esprit, certaines applications moins ambitieuses pourraient voir le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel....) dans un avenir beaucoup plus proche, telles que des piles à combustibles fonctionnant à l'éthanol pour portables à la place des batteries, avec un gain d'autonomie considérable.

Cependant, bien qu'imparfaite et loin d'être au point (Graphie), la solution de l'hydrogène est l'une des seules qui peut actuellement répondre à la question : "comment maintenir notre mode de vie (La vie est le nom donné :) sans pétrole?". Si cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) a donc de quoi séduire, les sceptiques, tels que les tenants de la décroissance, rappellent que la fin du pétrole est prévue dans les prochaines décennies; il serait donc risqué de croire aveuglément en cette solution, dont on ne connaîtra peut-être pas la viabilité avant plusieurs dizaines d'années. La perspective d'une économie hydrogène ne doit donc pas nous faire perdre de vue la nécessité de se lancer dès aujourd'hui dans une réduction importante de nos consommations énergétiques.

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