Hydrogène

L'hydrogène vert jouera un rôle clé dans la réalisation de l'objectif de décarbonisation et remplacera à long terme les combustibles fossiles. Actuellement, l'accent est mis sur l'utilisation matérielle de l'hydrogène, par exemple pour la production de carburants synthétiques ou dans la production d'ammoniac et de méthanol.

L'hydrogène vert est produit à partir de sources d'énergie renouvelables par électrolyse. Grâce à sa capacité de stockage, la production et la consommation peuvent être dissociées l'une de l'autre. Par exemple, l'énergie solaire provenant des systèmes photovoltaïques qui est excédentaire en été peut être stockée pour l'hiver et les périodes de faible ensoleillement, puis utilisée ultérieurement selon les besoins. Ce stockage présente également un grand potentiel dans le secteur de la technologie de télécontrôle, car il permet d'utiliser principalement l'Allemagne comme lieu de stockage et de ne pas avoir à recourir à la vente de l'énergie excédentaire à l'étranger, comme c'est actuellement le cas.

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L'hydrogène est largement utilisé comme matière première pour la transformation Power-to-X, en particulier dans l'industrie chimique et la technologie de raffinage. Il est notamment utilisé pour produire de l'ammoniac et du méthanol.

Production d'ammoniac et de méthanol
L'ammoniac est produit par synthèse d'ammoniac. L'avantage évident de l'utilisation de l'ammoniac comme vecteur énergétique réside dans sa grande capacité de transport et de stockage. Cela permet d'envisager son utilisation future comme Power-to-X, par exemple comme carburant pour les moteurs et pour le fonctionnement des centrales électriques. Le méthanol est un produit chimique organique fabriqué en grandes quantités, qui peut également être utilisé comme produit chimique de base ou comme vecteur énergétique. Tout comme pour la production d'ammoniac, la synthèse du méthanol nécessite également de l'hydrogène et du CO2.

Les carburants synthétiques (appelés eFuels), pourraient être utilisés à l'avenir pour faire fonctionner des moteurs à combustion interne neutres en CO₂. L'hydrogène est une matière première utilisée pour la production de carburants synthétiques. Il est obtenu en séparant l'hydrogène (H₂) de l'eau par électrolyse. Pour transformer l'hydrogène en carburant liquide, on ajoute ensuite du dioxyde de carbone (CO₂), qui provient des déchets industriels ou des installations de biogaz. Le mélange ainsi formé acquiert les propriétés de l'essence, du kérosène ou du diesel grâce à des processus chimiques spécifiques, ce qui le rend adapté aux moteurs à essence et diesel ou à la propulsion des avions. De plus, l'hydrogène lié à l'ammoniac peut être récupéré et réutilisé.

Transformation – eFuels, carburants synthétiques
Alors que les carburants conventionnels sont produits à partir de pétrole, de gaz naturel ou de charbon, les carburants ou propulseurs alternatifs sont produits à partir de matières « biogéniques » ou « synthétiques ». Les carburants biogéniques sont dérivés de plantes, de résidus végétaux ou de lisier. En revanche, les carburants synthétiques neutres en CO₂ sont produits par des processus chimiques complexes et, en règle générale, sans utiliser de matières premières fossiles. L'hydrogène est une matière première utilisée pour la production de carburants synthétiques. Pour transformer l'hydrogène en carburant liquide, on ajoute du dioxyde de carbone (CO₂), qui provient des déchets industriels ou des installations de biogaz. Ces processus permettent d'obtenir de l'essence, du kérosène ou du diesel de synthèse, qui conviennent aux moteurs à combustion interne conventionnels.

L'industrie sidérurgique représente actuellement environ 5 % des émissions totales de gaz à effet de serre. La production conventionnelle d'acier via le procédé établi du haut fourneau génère des quantités importantes de CO₂. Afin de réduire le niveau des émissions, les composés d'hydrogène et de monoxyde de carbone nécessaires au processus de réduction peuvent être fournis par électrolyse à haute température. Le type de couplage de processus le plus simple consiste à ajouter de l'hydrogène au gaz naturel. L'utilisation d'hydrogène vert peut permettre de réduire considérablement les émissions de CO₂.

Grâce aux technologies et aux processus Power-to-X, l'énergie renouvelable peut être stockée à long terme et utilisée de manière respectueuse de l'environnement, quel que soit l'emplacement des producteurs d'électricité. L'hydrogène « vert » et ses dérivés deviennent des sources d'énergie totalement exemptes d'émissions : principalement pour le kérosène synthétique dans l'aviation, l'ammoniac ou le méthanol.

L'hydrogène devient ainsi une alternative durable pour la propulsion des navires, comme pile à combustible pour le transport lourd et ferroviaire, et pour les véhicules électriques à batterie utilisés dans le transport personnel, en particulier lorsque les systèmes électriques à batterie ont atteint leurs limites.