Avantages et inconvénients de l’énergie hydrogène
L’univers est constitué d’un mélange d’une vaste gamme de composants. Chaque composant joue un rôle essentiel dans la composition du monde. Les composants les plus abondants dans l’univers sont l’hydrogène, l’azote et l’oxygène. L’hydrogène est le composant le plus présent, puisqu’il occupe 75 % de l’univers, et il joue un rôle majeur dans la pérennité de la vie. Outre le fait qu’il aide d’autres espèces vivantes à survivre, l’hydrogène peut être utilisé pour produire de l’énergie.
L’hydrogène est présent dans presque toutes les matières végétales et se trouve également à l’état naturel dans l’eau. Bien que le soleil contienne un pourcentage plus élevé d’hydrogène, ce gaz est trop léger pour disparaître de la surface de la terre lorsqu’il est transporté par les rayons du soleil. Pour obtenir efficacement de l’hydrogène, il faut donc l’extraire de l’eau, du gaz naturel ou de la biomasse.
L’hydrogène est le plus élémentaire de tous les éléments terrestres. L’atome d’hydrogène est constitué d’un seul proton et d’un seul électron. En tant que tel, il est très abondant, mais il n’existe pas vraiment en tant que forme de matière distincte. Au contraire, il est généralement combiné à d’autres éléments. Séparer l’hydrogène gazeux des substances qui l’accompagnent demande beaucoup d’efforts, mais cela permet de produire une source d’énergie puissante et presque propre. En tant que gaz, il peut être utilisé dans les piles à combustible pour alimenter les moteurs.
Le gaz hydrogène est extrait de l’eau par une technique connue sous le nom d’électrolyse, qui consiste à faire passer un courant électrique élevé dans l’eau pour séparer les atomes d’hydrogène et d’oxygène. Le processus d’électrolyse est assez coûteux car il implique une grande dépense d’énergie.
L’énergie utilisée pour produire de l’électricité dans le processus d’électrolyse provient de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. Elle peut également provenir de sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire, l’énergie éolienne et l’énergie hydraulique, afin de garantir l’absence d’émissions de gaz à effet de serre.
L’obtention de volumes d’hydrogène par cette méthode fait encore l’objet de recherches visant à établir une méthode viable de production nationale à un coût relativement faible.
Une autre méthode d’extraction de l’hydrogène gazeux est le reformage du méthane à la vapeur ou l’extraction à la vapeur, qui implique la séparation des atomes d’hydrogène du méthane des atomes de carbone. C’est la technique actuellement utilisée pour obtenir de l’hydrogène gazeux en grandes quantités. L’inconvénient du reformage du méthane à la vapeur est qu’il émet beaucoup de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone dans l’atmosphère, qui sont des recettes pour le réchauffement de la planète.
Pour obtenir de l’électricité à partir de l’hydrogène gazeux, celui-ci est acheminé vers des piles à combustible où il se combine à l’oxygène, ce qui produit une réaction chimique générant de l’électricité et de la chaleur. L’hydrogène gazeux peut également être brûlé pour alimenter les moteurs des véhicules. Les sous-produits de cette réaction chimique sont l’eau et le carbone, qui sont utilisés pour produire du méthane et du charbon.
Diverses utilisations de l’hydrogène
L’hydrogène est un sous-produit des industries du chlore et de l’alcali. Auparavant, il était utilisé en partie pour des applications non énergétiques, et le reste était brûlé à la torche ou rejeté dans l’atmosphère. Actuellement, l’hydrogène sous-produit est utilisé pour la production de produits chimiques et pour des applications captives (principalement énergétiques).
L’hydrogène est produit pour des applications non énergétiques, par exemple dans les industries d’engrais et les raffineries de pétrole. Des petits groupes électrogènes alimentés à l’hydrogène, des bus à pile à combustible, des trois roues, des deux roues (motos) et des systèmes de combustion catalytique pour les secteurs résidentiel et industriel ont également été mis au point et démontrés.
Avantages de l’énergie hydrogène
1. C’est une source d’énergie renouvelable et abondante
L’hydrogène est une source d’énergie riche pour de nombreuses raisons, la principale étant qu’il est abondamment disponible. Bien qu’il faille beaucoup de ressources pour l’exploiter, aucune autre source d’énergie n’est infinie comme l’hydrogène. Cela signifie essentiellement qu’il n’y a aucune possibilité qu’il s’épuise comme d’autres sources d’énergie.
2. De nombreuses sources pour produire de l’hydrogène localement
L’hydrogène peut être produit soit sur place, là où il sera utilisé, soit de manière centralisée, puis distribué. L’hydrogène gazeux peut être produit à partir de méthane, d’essence, de biomasse, de charbon ou d’eau. Les facteurs tels que les niveaux de pollution, les défis techniques et les besoins en énergie varient en fonction des sources utilisées.
3. C’est pratiquement une source d’énergie propre
Lorsque l’hydrogène est brûlé pour produire du carburant, les sous-produits sont totalement sûrs, ce qui signifie qu’ils n’ont pas d’effets secondaires connus. Les entreprises aéronautiques utilisent même l’hydrogène comme source d’eau potable. Une fois l’hydrogène utilisé, il est normalement converti en eau potable pour les astronautes à bord des vaisseaux ou des stations spatiales.
4. L’hydrogène n’est pas toxique
L’hydrogène est une substance non toxique, ce qui est rare pour une source de carburant. Cela signifie qu’elle est respectueuse de l’environnement et qu’elle ne nuit pas à la santé humaine.
Cet aspect le rend préférable à d’autres sources de combustible comme l’énergie nucléaire ou le gaz naturel, qui sont extrêmement dangereuses ou difficiles à exploiter en toute sécurité. Il permet également d’utiliser l’hydrogène dans des endroits où d’autres formes de carburant ne sont pas autorisées.
5. L’utilisation de l’hydrogène réduit considérablement la pollution
Lorsque l’hydrogène est combiné à l’oxygène dans une pile à combustible, il produit de l’électricité, qui peut être utilisée pour alimenter des véhicules ou un moteur électrique, comme source de chaleur et pour de nombreuses autres utilisations. Lorsqu’il se combine à l’oxygène, les seuls sous-produits sont l’eau et la chaleur, ce qui constitue l’avantage de l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur d’énergie.
L’utilisation de piles à combustible à hydrogène ne libère pas de dioxyde de carbone, d’autres gaz à effet de serre ou d’autres particules lorsque des sources renouvelables telles que l’eau ou l’énergie solaire sont utilisées dans le processus de production.
6. L’hydrogène est beaucoup plus efficace que les autres sources d’énergie
L’hydrogène est un type d’énergie efficace car il a la capacité de transporter beaucoup d’énergie pour chaque livre de carburant par rapport au diesel ou au gaz. Cela signifie catégoriquement qu’une automobile qui utilise l’énergie de l’hydrogène parcourra plus de kilomètres qu’une automobile qui utilise une quantité égale d’essence.
Par exemple, par rapport à une centrale électrique classique à combustion qui produit généralement de l’électricité avec un rendement de 33 à 35 %, les piles à combustible à hydrogène sont capables de produire de l’électricité avec un rendement allant jusqu’à 65 %, ce qui représente une capacité environ trois fois supérieure.
7. Utilisé pour alimenter les vaisseaux spatiaux
L’efficacité et la puissance de l’hydrogène en font une source de carburant idéale pour les vaisseaux spatiaux. Sa puissance est telle qu’elle permet de propulser rapidement des vaisseaux spatiaux vers des missions d’exploration.
C’est également la forme d’énergie la plus sûre pour accomplir une tâche aussi gourmande en énergie. L’hydrogène est en fait trois fois plus puissant que l’essence et les autres sources d’énergie fossiles. Dans l’idéal, cela signifie qu’il faut moins d’hydrogène pour accomplir une tâche énorme.
L’hydrogène offre également une force motrice pour les avions, les bateaux, les voitures et les applications de piles à combustible portables et stationnaires. L’inconvénient de l’utilisation de l’hydrogène dans les voitures est qu’il est pratiquement difficile de le stocker dans des réservoirs cryogéniques ou à haute pression.
8. Un système de production durable
L’électrolyse est une méthode qui permet de séparer l’eau en hydrogène et en oxygène. Dans ce cas, l’énergie renouvelable peut être utilisée pour alimenter les électrolyseurs afin de produire de l’hydrogène à partir de l’eau, ce qui constitue un système durable indépendant des produits pétroliers et non polluant, ne produisant pas d’émissions. Les sources d’énergie renouvelables utilisées pour alimenter les électrolyseurs sont notamment l’énergie éolienne, l’énergie hydraulique, l’énergie solaire et l’énergie marémotrice.
Une fois l’hydrogène produit dans un électrolyseur, il peut être utilisé dans une pile à combustible pour produire de l’électricité. Les sous-produits générés par le processus de la pile à combustible sont l’eau et la chaleur. Si les piles à combustible fonctionnent à des températures élevées, le système peut être configuré comme un cogénérateur, l’énergie résiduelle étant utilisée pour le chauffage.
Inconvénients de l’énergie hydrogène
Bien que l’hydrogène présente de nombreux avantages admirables, ce n’est pas vraiment la source d’énergie propre et bon marché la plus souhaitable pour la plupart des gouvernements et des entreprises. À l’état gazeux, l’hydrogène est assez volatil.
Si cette volatilité lui confère un avantage sur d’autres sources d’énergie en termes de réalisation de nombreuses tâches, elle rend également son utilisation et son contournement risqués. Voici quelques-uns des inconvénients de l’hydrogène énergie :
1. L’énergie hydrogène est chère
L’électrolyse et le reformage à la vapeur, les deux principaux procédés d’extraction de l’hydrogène, sont extrêmement coûteux. C’est la véritable raison pour laquelle l’énergie hydrogène n’est pas très utilisée dans le monde. Aujourd’hui, l’énergie hydrogène est principalement utilisée pour alimenter la plupart des véhicules hybrides.
De nombreuses recherches et innovations sont nécessaires pour découvrir des moyens bon marché et durables d’exploiter cette forme d’énergie. D’ici là, l’énergie hydrogène restera réservée aux riches.
2. Complications liées au stockage
L’une des propriétés de l’hydrogène est sa faible densité. En fait, il est beaucoup moins dense que l’essence. Cela signifie qu’il doit être comprimé à l’état liquide et stocké de la même manière à des températures plus basses pour garantir son efficacité et son rendement en tant que source d’énergie.
Cette raison explique également pourquoi l’hydrogène doit toujours être stocké et transporté sous haute pression, ce qui fait que son transport et son utilisation courante sont loin d’être réalisables.
3. Ce n’est pas la source d’énergie la plus sûre
La puissance de l’hydrogène ne doit en aucun cas être sous-estimée. Bien que l’essence soit un peu plus dangereuse que l’hydrogène, ce dernier est une substance hautement inflammable et volatile qui fait souvent la une des journaux pour ses dangers potentiels. Par rapport au gaz, l’hydrogène n’a pas d’odeur, ce qui rend la détection des fuites presque impossible. Pour détecter les fuites, il faut installer des capteurs.
4. Difficile à déplacer
Le transport de l’hydrogène est une tâche ardue en raison de sa légèreté. Le pétrole peut être transporté en toute sécurité parce qu’il est principalement poussé dans des tuyaux.
Le charbon peut être transporté dans des camions à benne basculante. L’hydrogène présente également des difficultés lorsqu’il s’agit de le transporter en grandes quantités, c’est pourquoi il n’est généralement transporté qu’en petits lots.
5. Elle dépend des combustibles fossiles
L’hydrogène est une énergie renouvelable dont l’impact sur l’environnement est minime, mais sa séparation de l’oxygène nécessite d’autres sources non renouvelables telles que le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Les combustibles fossiles sont toujours nécessaires pour produire de l’hydrogène.
6. L’hydrogène ne permet pas de subvenir aux besoins de la population
Malgré le fait que l’hydrogène soit abondamment disponible, le coût de son exploitation limite son utilisation à grande échelle. Comme vous le savez, il est très difficile de bouleverser le statu quo.
L’énergie provenant des combustibles fossiles domine toujours le monde. En outre, aucun cadre n’a été mis en place pour garantir à l’avenir une énergie hydrogène bon marché et durable pour le propriétaire d’une voiture ordinaire.
Même si l’hydrogène devenait bon marché dès maintenant, il faudrait des années pour qu’il devienne la source d’énergie la plus utilisée, car les véhicules eux-mêmes et les stations-service devraient être adaptés aux exigences de l’hydrogène. Cela nécessiterait des investissements massifs.
C’est un fait que l’énergie de l’hydrogène est une ressource renouvelable parce qu’elle est disponible en abondance, et que ses impacts sont extrêmement négligés. Toutefois, les entreprises du secteur de l’hydrogène auront réellement besoin d’autres formes d’énergie non renouvelable telles que les énergies fossiles (charbon, gaz naturel et pétrole) pour séparer l’hydrogène de l’oxygène. Nous pourrons peut-être réduire la dépendance excessive à l’égard des combustibles fossiles en adoptant l’énergie de l’hydrogène, mais il sera décourageant de s’en débarrasser dans le système.
