L'hydrogène moléculaire (H2) peut être produit par :
- électrolyse de l'eau réalisée à l'aide d'énergies renouvelables (hydrogène « vert »),
- par reformage du méthane (hydrogène « gris »),
- par reformage du méthane avec séquestration du carbone (hydrogène « bleu »).
L'hydrogène apparaît de plus en plus comme un élément clé de la transformation énergétique mondiale nécessaire pour atteindre les objectifs climatiques de l'Accord de Paris.
Ce vecteur énergétique pourrait être utilisé pour la production d'électricité, le transport, l'industrie, le chauffage des bâtiments et le stockage de l'énergie. En particulier, l'utilisation de l'hydrogène vert permettrait d'alléger le bilan carbone de secteurs de l'économie difficiles à décarboner tels que le transport longue distance par camion, train ou avion ou les industries lourdes. Mais quel serait son impact climatique ?
En soi, l'hydrogène ne produit pas d'effet de serre direct mais il induit des perturbations du méthane, de l'ozone et de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, qui sont autant de puissants gaz à effet de serre.
En utilisant les résultats d'un modèle numérique global du climat, les chercheurs ont calculé un « potentiel de réchauffement global » (PRG ou GWP en anglais) à 100 ans de 12,8 ± 5,2. Le rejet d'une tonne de dihydrogène dans l'atmosphère équivaut ainsi à l'émission de près de 13 tonnes de CO2.
Sur la base de calculs prenant en compte un taux de fuite d'hydrogène compris entre 1 % et 3 %, une transition vers une économie de l'hydrogène produirait un avantage climatique, pour un secteur particulier, équivalent à :
- 90 % - 99 % d'émissions de CO2 évitées pour de l'hydrogène 100 % vert ;
- 50 % - 80 % d'émissions de CO2 évitées pour de l'hydrogène vert à hauteur de 70 % et bleu à 30 %.
Le bénéfice climatique d'un mix d'hydrogène bleu + vert diminue fortement si la part de l'hydrogène bleu augmente.
Tous les scénarios envisagés dans cette étude pour une future transition vers une économie de l'hydrogène en Europe ou dans le monde montrent clairement qu'une économie de l'hydrogène vert est bénéfique en termes d'atténuation des émissions de CO2 pour tous les horizons temporels et taux de fuite considérés.
En revanche, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) associées à la production et au transport de l'hydrogène bleu (et gris) réduisent considérablement le bénéfice climatique d'une telle transition et introduisent même une pénalité climatique en cas de taux de fuite très élevé ou de forte pénétration de l'hydrogène bleu sur le marché.
La réduction du taux de fuite de H2 (et de CH4 dans le cas de la production d'hydrogène bleu) et l'augmentation de la filière de production d'hydrogène vert apparaissent comme des leviers clés vers une atténuation maximale des émissions équivalentes de CO2 dans la perspective d'une transition à grande échelle vers une économie de l'hydrogène.