L’hydrogène, le nouvel eldorado énergétique au Canada?

C’est vraiment dans les 3 à 5 dernières années que l’hydrogène a émergé, explique Gabriel Antonius, un professeur de physique à l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR).

On produit de l’hydrogène depuis près de deux siècles, précise-t-il. Mais récemment, on a vu des États comme le Japon ou des membres de l’Union européenne investir massivement dans le secteur.

L’Allemagne, par exemple, a annoncé il y a quelques mois qu’elle allait dépenser 9 milliards d’euros d’argent public pour devenir le producteur numéro un d’hydrogène.

Ces pays essaient différentes stratégies pour réduire leurs émissions de carbone, ajoute Gabriel Antonius.

Et un peu partout dans le monde, y compris ici au Canada, l’hydrogène apparaît de plus en plus comme une solution pour des secteurs où, justement, on n’en a pas vraiment. Un bon exemple, selon lui, c’est le transport lourd, comme les camions, les bateaux ou les avions, où il y a des limites à ce que les batteries électriques peuvent faire.

Et, comme au Québec, on peut produire de l'hydrogène propre à moindre coût, explique Gabriel Antonius, c'est sûr qu'il y a beaucoup d'enthousiasme.

De l’hydrogène propre et moins propre

Le professeur en physique Gabriel Antonius explique comment l'hydrogène peut permettre de produire de l'électricité.

Commençons par le début. Comment fabrique-t-on de l’hydrogène? Le fameux H de notre tableau périodique n’existe pas à l’état pur dans la nature. Il est toujours rattaché à d’autres molécules, par exemple de l’eau (H2O) ou du gaz naturel, comme du méthane (CH4). Il faut donc casser ces molécules pour obtenir de l’hydrogène.

L’hydrogène le plus vert qu’on puisse produire est fabriqué à partir de l’électrolyse de l’eau. On utilise une source d’énergie renouvelable – par exemple de l’hydroélectricité ou des panneaux solaires – pour séparer la molécule d’eau en hydrogène et en oxygène.

Au Québec, l’entreprise Air Liquide, qui est installée à Bécancour, vient de se doter de quatre immenses électrolyseurs justement pour entamer une production industrielle d’hydrogène vert.

« Cette installation va nous permettre d’enlever l’équivalent de 10 000 voitures circulant sur les routes du Québec par année. »

Les quatre électrolyseurs qui viennent d'être installés par Air Liquide, à Bécancour, près de Trois-Rivières. Le PDG de l'entreprise parle d'une installation « unique au monde ».

Photo : Radio-Canada / Benoit Roussel

Toutefois, cet hydrogène vert reste encore peu présent sur le marché. Selon Benjamin Israël, chercheur à l’Institut de réflexion environnemental Pembina, 99 % de l’hydrogène produit dans le monde provient encore des hydrocarbures, comme le gaz naturel.

Un bon exemple, c’est quand on extrait l’hydrogène du méthane. Le problème, c’est qu’en faisant ça, on libère aussi le C dans l’air. Ce carbone se mélange ensuite à l’oxygène et mène à des émanations de gaz à effets de serre (CO2).

On peut réduire les émissions si on capture le carbone et qu’on le stocke, par exemple, sous forme solide sous terre, précise Benjamin Israël, mais souvent, il y a quand même des émissions qui s’échappent. Il cite en exemple le projet Quest de Shell, en Alberta, où le taux de capture du carbone est de 79 %.

Ce n’est pas clair, dans le rapport du gouvernement, quel pourcentage de l’hydrogène produit au Canada sera complètement vert en 2050. Mais d’après Benjamin Israël, si l’on veut vraiment que l’hydrogène soit utile pour la transition énergétique, il va falloir qu’il soit bas carbone.

Comparer les véhicules à l'hydrogène et électrique

Gabriel Antonius, au volant d'une voiture à l'hydrogène. Selon le ministère fédéral des Ressources naturelles, il y a seulement 89 véhicules à l'hydrogène qui circulent sur les routes du pays en ce moment, comparativement à 193 000 véhicules électriques ou hybrides.

Photo : Radio-Canada / Benoit Roussel

Dans la Stratégie canadienne sur l’hydrogène qui sera dévoilée plus tard mercredi par le ministère fédéral des Ressources naturelles, le transport lourd est clairement établi comme un secteur d’avenir.

On lit, dans le rapport d’Ottawa, que pour les très gros véhicules, comme les camions qui voyagent sur des longues distances, il faudrait [pour les faire avancer] plusieurs batteries très lourdes, si l’on utilisait les technologies électriques traditionnelles.

En comparaison, la batterie d’un véhicule à l’hydrogène est beaucoup plus petite, car elle est rechargée au fur et à mesure grâce à une bonbonne à l’hydrogène et une pile à combustible.

Une pile à combustible à l'intérieur d'un véhicule à l'hydrogène. La pile à combustible prend l'énergie chimique qui arrive de la bonbonne d'hydrogène et la transforme en énergie électrique vers la batterie, qui propulsera la voiture.

Photo : Radio-Canada / Benoit Roussel

Dans le fond, un véhicule à hydrogène, c’est un véhicule électrique, dit le chercheur Gabriel Antonius. La différence, c’est qu’avec un véhicule électrique traditionnel, toute l’énergie doit être stockée avant de partir, alors que pour une voiture à l’hydrogène, l’alimentation a lieu progressivement quand on conduit.

Un autre avantage de l’hydrogène? La recharge se fait en quelques minutes, comme lors d’un plein d’essence. On ne fait que remplir la bonbonne, alors que pour un véhicule électrique traditionnel, il faut parfois des heures pour que la batterie retrouve son autonomie complète.

Une station de recharge d'hydrogène à l'Université du Québec à Trois-Rivières

Photo : Radio-Canada / Benoit Roussel

Les stations de recharge d’hydrogène sont toutefois beaucoup plus coûteuses, de l’ordre de 3,5 millions de dollars, alors qu’une borne de recharge électrique coûte quelques milliers de dollars.

On n’a pas forcément besoin de l’hydrogène pour les véhicules légers, croit Benjamin Israël, de l’Institut Pembina. Pour les voitures personnelles, ajoute-t-il, on a déjà plein de modèles électriques sur le marché et toute une infrastructure de bornes de recharges qui est en train de se mettre en place. C’est beaucoup plus intéressant, d'après lui, pour le transport de marchandises.

L'explosion du zeppelin allemand Hindenburg, en 1937. Le dirigeable était gonflé à l'hydrogène.

Photo : The Associated Press / Murray Becker

Décarboner les procédés industriels

L'hydrogène est utilisé dans toutes sortes de procédés industriels et chimiques, entre autres, dans la fabrication de panneaux de verre.

Photo : The Canadian Press / Jeff McIntosh

Outre le transport, le secteur industriel est vu comme une autre piste intéressante par Ottawa.

L’industrie est un grand consommateur de ce fameux H, explique le porte-parole de la coalition Hydrogène Québec, Michel Archambault. On l’utilise, par exemple, dans la métallurgie, pour fabriquer de l’acier inoxydable ou des panneaux de verre, dans le domaine des fertilisants ou encore dans les raffineries de pétrole.

Et si on est capable de remplacer de l’hydrogène sale avec un produit propre, on peut manifestement réduire nos émissions industrielles.

L’hydrogène offre aussi un débouché intéressant pour les surplus d’électricité propre. Plutôt que de les vendre au rabais, Hydro-Québec pourrait les convertir en hydrogène vert, grâce à la technique d’électrolyse de l’eau qu’on a décrite plus tôt. La société québécoise a d’ailleurs fait une annonce en ce sens au début du mois de décembre.

L'hydroélectricité du Québec peut servir comme source d'énergie propre pour séparer les molécules d'eau et ainsi produire de l'hydrogène vert.

Photo : The Canadian Press / Ryan Remiorz

Donc, l’hydrogène va-t-il devenir le prochain eldorado énergétique? Même si le gouvernement fédéral s'attend à ce que plus de 350 000 emplois soient créés dans le secteur au cours des 30 prochaines années, le professeur spécialiste en économie de l’énergie à HEC Montréal, Pierre-Olivier Pineau, croit qu'il ne faut pas s'emballer trop vite.

C'est très ambitieux cette cible d'Ottawa d'avoir 30 % de l'énergie qui provient de l'hydrogène d'ici 2050, précise-t-il.

Pierre-Olivier Pineau ne pense pas qu'un seul secteur puisse offrir les solutions à tous nos défis environnementaux, d’autant que les technologies liées à l’hydrogène propre sont encore en développement et généralement assez coûteuses.

Il est manifeste, selon lui, que l’élément le plus abondant dans l’univers va jouer un rôle dans la transition énergétique et dans l’atteinte de nos cibles climatiques.