L'hydrogène : le géant invisible qui alimente la révolution des énergies propres

Date de publication : 23 December 2025

Publié par : Preeti Wani

L'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'univers, est de plus en plus mis en lumière. Malgré sa simplicité (un seul proton et un seul électron), l'hydrogène recèle un potentiel immense pour transformer le paysage énergétique mondial. Face à l'accélération du changement climatique, les nations se tournent vers ce gaz invisible comme pierre angulaire de la transition vers un avenir durable et sobre en carbone.

De l'alimentation des véhicules zéro émission à la décarbonation de l'industrie lourde, l'hydrogène offre une flexibilité et une capacité d'adaptation inégalées. Bien qu'elle puisse paraître futuriste, l'économie de l'hydrogène n'est plus une vision lointaine. Grâce à des investissements judicieux, des avancées technologiques majeures et une coopération internationale, l'hydrogène est sur le point de devenir un pilier central de la transition énergétique.

Qu'est-ce que l'hydrogène et pourquoi est-il important ?

L'hydrogène est l'élément le plus léger et représente environ 75 % de la masse élémentaire de l'univers. Sur Terre, il existe rarement à l'état natif et est principalement lié à d'autres éléments comme l'oxygène ou le carbone. Pour être utilisé comme vecteur énergétique, l'hydrogène est extrait par divers procédés. L'hydrogène est unique car il est propre à l'usage, ne produisant que de la vapeur d'eau lorsqu'il est utilisé dans les piles à combustible. De plus, son contenu énergétique massique est élevé, près de trois fois supérieur à celui de l'essence. Il peut être produit à partir de diverses ressources, notamment l'eau, le gaz naturel, la biomasse et les énergies renouvelables. Sa polyvalence en fait une solution prometteuse pour les secteurs difficiles à électrifier, tels que le transport longue distance, la sidérurgie et la production chimique.

Comprendre les codes couleur de l'hydrogène

L'impact environnemental de l'hydrogène dépend fortement de son mode de production. L'industrie le trie par couleur afin d'identifier sa source et les émissions qui y sont liées.

Hydrogène gris : L’hydrogène gris est le type d’hydrogène le plus couramment utilisé aujourd’hui. Il est produit à partir de gaz naturel par reformage du méthane à la vapeur (SMR), un procédé où le gaz naturel réagit avec de la vapeur d’eau à des températures extrêmes. Ce procédé libère de l’hydrogène, mais il produit également une grande quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Comme le CO₂ n’est ni capturé ni réutilisé, l’hydrogène gris contribue de manière significative aux émissions de gaz à effet de serre. Il est principalement utilisé dans les raffineries de pétrole et l’industrie des engrais, mais son utilisation n’est pas compatible avec les objectifs climatiques mondiaux.

Hydrogène bleu : Afin de réduire les émissions, l’hydrogène bleu repose sur le même procédé de reformage du méthane à la vapeur (SMR) auquel s’ajoute le captage et le stockage du carbone (CSC). Ainsi, au lieu d’être rejeté dans l’atmosphère, une grande partie du CO₂ est capturée et stockée sous terre ou valorisée dans d’autres procédés. L’hydrogène bleu est considéré comme une meilleure option que l’hydrogène gris, car il constitue une transition entre les technologies modernes actuelles et l’avenir des énergies propres. Toutefois, sa production dépend des combustibles fossiles et des systèmes de CSC, dont l’efficacité n’est pas toujours optimale.

Hydrogène vert : L’hydrogène vert est considéré comme l’option la plus propre et la plus durable. Il est produit par électrolyse de l’eau, un procédé qui consiste à séparer l’eau en hydrogène et en oxygène grâce à l’électricité. Lorsque cette électricité provient de sources renouvelables comme l’éolien, le solaire ou l’hydraulique, l’hydrogène est produit sans aucune émission. L’hydrogène vert a le potentiel de décarboner des secteurs difficiles à électrifier, tels que la sidérurgie, l’aéronautique et le transport de marchandises. Bien qu’il soit actuellement plus cher en raison du coût élevé de l’électricité renouvelable et des équipements nécessaires, son prix devrait baisser à mesure que la technologie se perfectionne.

Hydrogène rose : Autre option émergente, l’hydrogène rose est produit par le même procédé d’électrolyse que l’hydrogène vert, mais à partir d’énergie nucléaire plutôt que d’énergies renouvelables. L’énergie nucléaire n’émettant pas de carbone lors de son fonctionnement, l’hydrogène rose constitue également un choix bas carbone. Il est particulièrement pertinent pour les pays disposant d’un important parc nucléaire, comme la France et la Corée du Sud. L’un de ses principaux atouts est la stabilité de sa production, indépendante des conditions météorologiques.

Hydrogène turquoise : L’hydrogène turquoise est une méthode de production plus récente et moins connue. Il est obtenu par pyrolyse du méthane, un procédé qui le décompose en hydrogène et en carbone solide. Contrairement à l’hydrogène gris ou bleu, cette méthode ne rejette pas de dioxyde de carbone, mais uniquement du carbone solide, qui peut être stocké ou utilisé dans des produits tels que les pneus ou les batteries. Bien qu’encore au stade expérimental, l’hydrogène turquoise pourrait devenir une solution fiable et peu polluante si la technologie s’avère rentable et industrialisable.

Ensemble, ces codes couleur permettent de mieux comprendre l'impact environnemental des différentes sources d'hydrogène. Pour les décideurs politiques, les investisseurs et les industries qui s'efforcent de réduire les émissions de carbone, il est essentiel de connaître ces différences. Si l'hydrogène vert représente l'idéal en matière d'énergie propre, l'hydrogène bleu et turquoise pourrait contribuer à préparer le terrain, le temps de développer les technologies et les infrastructures nécessaires à un avenir zéro carbone. À mesure que les coûts baissent et que l'innovation se poursuit, l'hydrogène devrait jouer un rôle de plus en plus important dans le bouquet énergétique propre mondial.

Applications de l'hydrogène : alimenter la prochaine génération

• Transports : Les piles à combustible à hydrogène alimentent les véhicules électriques (FCEV) qui n’émettent que de l’eau. Grâce à leur temps de ravitaillement rapide et à leur grande autonomie, ils conviennent parfaitement aux camions, bus, trains et navires effectuant de longs trajets.
• Applications industrielles : L’hydrogène peut se substituer aux combustibles fossiles dans les procédés industriels à haute température tels que la production d’acier et de ciment. Il est également utilisé dans des applications comme la purification et la synthèse de l’ammoniac.
• Stockage d'énergie : L'hydrogène peut stocker l'électricité excédentaire produite par les énergies renouvelables. Il contribue à équilibrer la production et la consommation d'énergie et assure un fonctionnement stable du réseau.
• Chauffage résidentiel et commercial : L’intégration de l’hydrogène au gaz naturel ou à l’hydrogène pur dans les chaudières peut permettre de réduire les émissions de carbone.
• Aéronautique et maritime : Airbus et d’autres leaders de l’aéronautique investissent dans les avions à hydrogène. De même, les piles à combustible à hydrogène utilisées dans les voies navigables peuvent se substituer au diesel dans le transport maritime.

Initiatives mondiales sur l'hydrogène

Les défis à venir

Au-delà de son potentiel transformateur, l'hydrogène doit relever de nombreux défis avant de pouvoir être adopté dans différents secteurs et contextes. Ces défis concernent notamment les domaines économique, technologique, infrastructurel et sociétal :

• Coûts de production élevés : Actuellement, le coût de l’hydrogène vert, produit par électrolyse à partir d’énergies renouvelables, est comparativement plus élevé que celui de l’hydrogène gris (issu de combustibles fossiles) et de l’hydrogène bleu (issu du captage du carbone). En 2024, le coût de l’hydrogène vert oscillait entre 4 et 6 dollars par kilogramme, tandis que l’hydrogène gris pouvait être produit pour seulement 1 à 2 dollars par kilogramme. Cet écart de coût nuit à sa compétitivité sur le marché, notamment dans les secteurs sensibles aux prix. Les gouvernements proposent des subventions, des crédits d’impôt et des incitations à la production. Selon l’AIE, les innovations technologiques, les économies d’échelle et la baisse des coûts des énergies renouvelables devraient permettre de réduire le prix de l’hydrogène vert jusqu’à 60 % d’ici 2030.
• Lacunes en matière d'infrastructures : L'hydrogène nécessite des infrastructures dédiées, notamment des pipelines, des systèmes de stockage à haute pression, des stations de ravitaillement et des systèmes de transport sûrs. Actuellement, une grande partie de ces infrastructures est inexistante ou dispersée et coûteuse à construire. Les partenariats public-privé accélèrent le développement de ces infrastructures. L'initiative européenne « Hydrogen Backbone », par exemple, vise à créer un réseau de pipelines d'hydrogène de 40 000 km d'ici 2040.
• Problèmes d'efficacité énergétique : le rendement du cycle complet de l'hydrogène (conversion de l'électricité en hydrogène puis reconversion en électricité) est faible comparé au stockage direct par batteries. L'électrolyse, la compression, le transport et la conversion par pile à combustible peuvent entraîner des pertes d'énergie allant jusqu'à 60 %. Dans de nombreuses applications, notamment le stockage d'énergie ou le transport sur de courtes distances, les batteries sont plus performantes. L'hydrogène est donc plus adapté au stockage d'énergie à long terme et à haute capacité, ainsi qu'aux industries difficiles à électrifier. Les efforts de recherche et développement visent à améliorer le rendement des électrolyseurs et à concevoir de nouveaux matériaux et systèmes pour réduire les pertes d'énergie.
• Sécurité et manipulation de l'hydrogène : L'hydrogène est hautement inflammable et, du fait de sa petite taille moléculaire, il est sujet aux fuites. Sa combustion produit une flamme quasi invisible, ce qui complique sa détection et nécessite des capteurs et une ventilation spécifiques. Des normes de sécurité internationales (par exemple, ISO 14687) sont en cours d'élaboration. Des formations à la sécurité, des technologies de détection des fuites et des protocoles de stockage rigoureux sont mis en œuvre dans le cadre de projets pilotes.
• Sensibilisation et perception du public : Malgré ses avantages, l’hydrogène reste mal compris du grand public et de certains décideurs politiques. Des idées fausses persistent quant à sa sécurité, sa faisabilité et son impact environnemental. Le soutien du public est essentiel à l’approbation des projets, à l’élaboration des politiques et à l’adoption par les consommateurs, notamment dans les secteurs des transports et du chauffage.

Bien que le chemin à parcourir soit semé d'embûches, l'essor de l'hydrogène est indéniable. Grâce à des investissements massifs et continus et à l'innovation, l'hydrogène peut surmonter ces obstacles et jouer pleinement son rôle de pilier d'un avenir énergétique propre.