Produire de l’hydrogène – la production en un coup d’œil.

En particulier lorsqu’il est produit à partir d’électricité d’origine renouvelable, l’hydrogène est considéré comme un vecteur énergétique du futur. Mais d’autres modes de production ont encore leur place à l’échelle mondiale. Peu importe à quel point ces méthodes sont climatiquement neutres et de quelle couleur l’hydrogène est étiqueté après la production, ses propriétés chimiques sont les mêmes.

Les producteurs d’hydrogène peuvent utiliser plusieurs méthodes de production à l’échelle industrielle. Selon le processus de production et l’énergie utilisée pour la production, l’hydrogène se voit attribuer différentes couleurs qui se réfèrent à l’impact climatique de la méthode de production particulière.

L'hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau, en utilisant uniquement de l’électricité provenant de sources d’énergie renouvelables (comme l’énergie solaire et éolienne). Quelle que soit la technologie d’électrolyse utilisée, la production d’hydrogène vert est totalement décarbonée. Le mode de production est donc climatiquement neutre.

L’hydrogène gris est produit à partir de combustibles fossiles par vaporeformage. Le CO2 rejeté dans l’atmosphère au cours du processus contribue à l’effet de serre. La production d’une tonne d’hydrogène génère une dizaine de tonnes de CO2.

L’hydrogène bleu est produit de la même manière que l’hydrogène gris. Cependant, le CO2 produit est capté et stocké en permanence. Cette technologie est connue sous le nom de captage et stockage de carbone (CCS). Avec cette technologie, le CO2 produit lors du vaporeformage ne pénètre pas dans l’atmosphère. Par conséquent, cette méthode est également climatiquement neutre. Les effets à long terme du stockage du carbone sont encore inconnus.

L’hydrogène turquoise est produit par le craquage thermique du méthane (pyrolyse du méthane). Ce processus produit du carbone solide. Pour que l’hydrogène turquoise soit neutre en carbone, la chaleur fournie au réacteur à haute température doit provenir de sources d’énergie renouvelables et le carbone doit rester séquestré en permanence.

L’hydrogène n’étant présent dans la nature que sous forme de composés chimiques, il doit être séparé des matériaux sources riches en hydrogène en utilisant l’énergie comme catalyseur. Ces matières premières peuvent être du gaz naturel et d’autres hydrocarbures tels que le pétrole brut, la biomasse, l’eau bien sûr, et d’autres composés contenant de l’hydrogène. L’énergie électrique, chimique ou thermique est ensuite utilisée pour séparer les composants de ces substances pour obtenir de l’hydrogène pur.

Le principe de l’électrolyse est simple. En appliquant une tension électrique à l’électrolyseur, l’eau (H2O) est divisée en ses composants : l’hydrogène (H2) et l’oxygène (O). Voici comment cela fonctionne :

• Dans sa forme la plus basique, un électrolyseur contient une cathode (charge négative), une anode (charge positive) et une membrane.
• L’ensemble du système comprend également des pompes, des évents, des réservoirs de stockage, une alimentation électrique, un séparateur et d’autres composants.
• L’électricité passe à l’anode et à la cathode à travers la membrane échangeuse de protons (PEM), provoquant la division de l’eau en ses composants d’hydrogène et d’oxygène.
• Les molécules d’hydrogène sont capturées et collectées.

L’hydrogène produit par électrolyse peut également être converti en gaz méthane dans une étape ultérieure du procédé (CCU : Capture et utilisation du carbone). Ce gaz méthane peut être injecté dans le réseau de gaz et transporté jusqu’aux consommateurs. Sinon, il peut être stocké dans des installations de stockage de gaz. La production de méthane synthétique (SNG) génère de l’eau et de la chaleur comme sous-produits.

Près de la moitié de l’hydrogène produit aujourd’hui est encore produit en utilisant la méthode conventionnelle de vaporeformage du gaz naturel. Cette méthode utilise de la vapeur pour diviser le gaz naturel en hydrogène et en dioxyde de carbone (CO2). Le CO2 obtenu peut être stocké (CCS : Captage et stockage du carbone) ou utilisés dans des procédés industriels en aval (CCU : Capture et utilisation du carbone).

La pyrolyse du méthane est une technologie fondamentalement nouvelle, qui sépare le gaz naturel ou le biométhane directement en hydrogène et en carbone solide dans un réacteur à haute température. Cette méthode nécessite peu d’énergie en comparaison. Le carbone obtenu, qui est lié sous sa forme solide, peut ensuite être traité ultérieurement à l’échelle industrielle. Le procédé peut également utiliser la biomasse comme matière première. Et s’il fonctionne à l’électricité issue d’énergies renouvelables, aucun gaz à effet de serre n’est produit.

Les technologies power-to-x sont étroitement associées au mode de production d’hydrogène. Ces technologies nomment les concepts énergétiques qui joueront un rôle durable dans le futur :

• Les processus Power-to-x convertissent l’électricité, l’eau et le CO2 en d’autres produits.
• Power-to-gas produit des substances gazeuses telles que l’hydrogène ou le méthane.
• Power-to-chem produit des produits chimiques pour le traitement industriel.
• Power-to-fuel produit des carburants synthétiques (appelés e-fuels).

La production de combustibles gazeux ou liquides se compose donc de deux chaînes de production : la production d’hydrogène (power-to-gas) et la production de méthane (power-to-liquid).

En tant qu’exploitant d’installations d’énergies renouvelables, fournisseur d’énergie, gestionnaire de réseau de gaz, distributeur de gaz, constructeur d’installations ou exploitant de centrales de conversion de biomasse, etc., vous pouvez grandement bénéficier du potentiel de l’hydrogène. Nos experts expérimentés vous accompagneront à travers de nombreux défis :

• Développement et mise en place de nouveaux modèles économiques
• Sélection de la technologie, options de financement et calculs de rentabilité
• Qualification de votre personnel à la manipulation sûre de l’hydrogène
• Analyses du cycle de vie et certifications pour l’empreinte CO2 et l’hydrogène vert
• Supervision de la construction de nouvelles usines de production d’hydrogène
• Tests de performance, évaluations de conformité et homologation d’installations de production d’hydrogène
• Agréments pour les systèmes power-to-gas
• Preuve de performance pour les garanties d’efficacité et les garanties de taux d’utilisation
• Certification « Hydrogène Vert »