Qu’est-ce que la classification de l’hydrogène et pourquoi est-elle utile ?
L'hydrogène joue un rôle majeur dans la décarbonation, alors que le monde s'efforce de limiter le réchauffement climatique. Avec l'attention croissante portée à cette source d'énergie propre et essentielle, des termes aussi colorés qu'hydrogène vert, hydrogène bleu et hydrogène gris sont entrés dans le lexique de plus en plus complexe des mots clés du développement durable. Mais que signifie un système de codes couleurs et pourquoi est-il utile ?
L'hydrogène est utilisé comme carburant depuis plus de deux siècles. Bien que des milliers de véhicules et de machines dans le monde soient aujourd'hui alimentés par des piles à combustible à hydrogène, la complexité et le coût de sa production ont freiné son adoption à grande échelle par le passé.
L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers, mais il n'est pas présent naturellement. Il doit être produit en le séparant d'autres éléments, comme l'eau ou les combustibles fossiles. Il existe différentes méthodes pour y parvenir, et chaque procédé consomme des quantités d'énergie et produit des émissions de gaz à effet de serre différentes.
En tant que source d’énergie propre, il est essentiel de différencier l’hydrogène selon la méthode de production utilisée pour comprendre l’ensemble de son impact environnemental.
Pourquoi un « arc-en-ciel » d’hydrogène ?
L’arc-en-ciel de l’hydrogène est un moyen simple pour les personnes qui ne travaillent pas ou ne sont pas familières avec le secteur des énergies propres de comprendre les options autour de cette solution énergétique passionnante. Il convient de noter que tout l’hydrogène est un gaz invisible et incolore. Malheureusement, aucun hydrogène n’est réellement rose, jaune ou turquoise en couleur visible.
Au lieu de cela, les couleurs sont un outil pratique pour classer et mémoriser les types d’hydrogène.
Les couleurs utilisées pour désigner les méthodes de production, bien que ne reflétant pas de propriétés scientifiques, sont parfois significatives, parfois arbitraires. Sans surprise, l'hydrogène vert est l'option la plus durable et la plus respectueuse de l'environnement. L'hydrogène turquoise, quant à lui, doit son nom à son procédé de production, situé entre le vert et le bleu. L'arc-en-ciel de l'hydrogène continue de s'étendre avec l'introduction de nouvelles méthodes innovantes de production d'hydrogène.
Hydrogène vert
L'hydrogène vert n'émet aucune émission de carbone et est créé à partir de sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique pour électrolyser l'eau. Les électrolyseurs utilisent une réaction électrochimique pour diviser l'eau en ses composants d'hydrogène et d'oxygène.
L'hydrogène vert est le seul hydrogène dont la production ne produit aucune émission nocive. Si ses avantages sont considérables, sa production est plus coûteuse et ne représente qu'une très faible part de la production d'hydrogène. Grâce aux progrès et aux innovations dans le domaine de l'hydrogène vert, les prix baisseront et son utilisation augmentera.
L'hydrogène vert est au cœur des technologies d'électrolyseurs Accelera™ de Cummins. Grâce à la technologie de membrane échangeuse de protons (PEM) intégrée à son portefeuille, les électrolyseurs Accelera produisent activement de l'hydrogène vert à Bécancour, au Canada, avec une Système de 90 mégawatts (MW). Plus récemment, Accelera a annoncé un Système de 100 MW mis en service en partenariat avec BP.
Hydrogène jaune
Un sous-ensemble de l’hydrogène vert, l’hydrogène jaune, est produit par électrolyse générée par l’énergie solaire.
Hydrogène gris
L'hydrogène gris est créé à partir du gaz naturel – généralement du méthane – grâce à un processus appelé reformage du méthane à la vapeur (SMR). La forme la plus courante de production d'hydrogène, l'hydrogène gris, représente 95 % de la production d'hydrogène aux États-Unis et présente le coût le plus bas. Les gaz à effet de serre produits lors de ce processus ne sont pas captés.
Hydrogène bleu
Comme l’hydrogène gris, l’hydrogène bleu repose sur le processus conventionnel de SMR.
La principale différence réside dans le recours au captage et au stockage du carbone (CSS). Le CSS capture le dioxyde de carbone issu du processus de reformage et le séquestre sous terre. Techniquement, cela abaisse le seuil d'émission, mais les fuites directes de méthane et d'hydrogène provenant des poches de stockage de carbone constituent une préoccupation.
L’hydrogène bleu a été qualifié de faible teneur en carbone en raison du CSS, mais il y a encore un débat quant à savoir si l’utilisation du SRM avec le CSS peut véritablement être considérée comme un processus « à faible émission de carbone ».
Hydrogène turquoise
L’une des couleurs les plus récentes à rejoindre le spectre de l’hydrogène est l’hydrogène turquoise. Se situant entre l’hydrogène vert et bleu, la turquoise est produite via un processus appelé pyrolyse du méthane. Il s’agit d’un processus à haute température qui convertit le méthane en hydrogène gazeux et en carbone solide – comme le charbon ou la biomasse – en présence d’un catalyseur. Aucune émission de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone n'est créée.
Bien que l’hydrogène turquoise n’ait pas encore d’impact prouvé à grande échelle, il a le potentiel d’être une solution à faibles émissions si les scientifiques peuvent trouver des moyens d’alimenter le processus thermique avec de l’énergie renouvelable et d’utiliser ou de stocker de manière adéquate le sous-produit de carbone.
Hydrogène rose
L’hydrogène rose exploite l’énergie nucléaire pour alimenter l’électrolyse nécessaire à sa production. Les températures élevées des réacteurs nucléaires offrent un avantage supplémentaire : la chaleur extrême produit de la vapeur qui peut être utilisée pour l’électrolyse ou le reformage du méthane à la vapeur à partir de gaz fossiles dans d’autres formes de production d’hydrogène.
Hydrogène brun et noir
L'hydrogène noir et brun représente le procédé traditionnel de production d'hydrogène : la gazéification du charbon. Le charbon noir (anthracite et charbon bitumineux) émet moins de CO2 par unité d'énergie produite que le lignite, mais cela ne signifie pas que la gazéification du charbon noir soit souhaitable. Il s'agit toujours du procédé de production d'hydrogène le plus nocif pour l'environnement.
Hydrogène blanc
L'hydrogène blanc est un hydrogène géologique naturel présent dans les gisements souterrains. Universités, entreprises, organismes de recherche et organismes politiques explorent le potentiel de cet hydrogène et l'impact de son extraction.
L’hydrogène naturel est également appelé hydrogène « doré », mais l’hydrogène doré pourrait bientôt se retrouver dans sa propre catégorie. Bien qu’il y ait encore un débat à ce sujet, l’or-hydrogène est l’extraction de l’hydrogène à partir de microbes en fermentation trouvés dans des puits de pétrole épuisés.
L'impact de l'arc-en-ciel
L'hydrogène peut constituer une source de combustible propre et de chaleur pour les habitations, les transports et l'industrie. Mais ses atouts écologiques varient selon son mode de production. Bien que l'arc-en-ciel ait été critiqué par certains pour sa simplification excessive des processus de production, il a indéniablement permis de mieux comprendre les différentes options, leurs avantages et leurs inconvénients. Les couleurs ont facilité la mémorisation de messages potentiellement complexes, l'identification des meilleures options et la compréhension d'une nouvelle solution énergétique propre prometteuse.
