クリスチャン・ド・ペルテュイ, パリ・ドーフィーヌ大学 – PSL
ジュール・ヴェルヌからジェレミー・リフキンまで, 多くは水素社会の到来を予期していた先見の明のある人たちでした. エンジニアのサイラス・スミスの話を聞いてみましょう, の主人公 神秘の島 (1875) :
« ウイ, 私の友人, 水はいつか燃料として使われると信じています, それを構成する水素と酸素は、石炭では得られない強度と光と熱の無尽蔵の源を提供するでしょう。 »
長い間蜃気楼だと考えられていた, 水素はエネルギー論争で力強く復活している. 欧州連合は最近、 水素戦略. エト, 300億の中で フランスの復興計画 生態学上の矢印, 水素に割り当てられた 20 億は真の飛躍を意味します, 以前にこの分野に投入された公的資金の20倍.
1766 年に化学者キャベンディッシュによって発見されたこのガスのおかげで、私たちは大革命の前夜にいるのでしょうか?, ラヴォアジエによって「水素」と名付けられた?
もし水素がジュール・ヴェルヌの小説の奇跡ではないとしたら, 一方、彼はできる エネルギー遷移を加速するベクトルを構成する 再生可能資源に向けて. 現在の化石燃料への依存から解放することを条件に.
昨日の水素: 化石燃料の副産物
太陽のガス質量の 75% を占める, 水素は宇宙で最も豊富な元素であると考えられています. 地球上で, 純粋な状態で存在することはほとんどありません: とても軽い, 実際には重力によって保持されておらず、自然の貯水池から逃げています。.
しかし、水素は私たちの身の回りに存在しています。, 他の要素と組み合わせて. したがって、各水分子の中に存在します。. 炭素に関連したもの, それはすべての植物や動物に存在します. 化石燃料, 生物自体の分解から生じるもの, も例外ではありません.
水素は、これらの他の元素から分離することで生成できます。.
によると 国際エネルギー機関 (AIE), 毎年受注生産しております 70 純粋な水素のMt. この水素の大部分は天然ガスの処理から得られます。 (69 %) そして石炭 (27 %). 水の電気分解とその他の経路が残りを提供します.
から 1975, 世界の水素生産量は4倍に (以下のグラフを参照してください). 2 つの主要な市場は、石油精製 (燃料の脱硫と精製に水素が使用される) とアンモニア生産でした。, それ自体は主に肥料の製造を目的としています.
この急速な発展は経済の脱炭素化にはまったく貢献していない.
で 2018, 世界的な水素の生産により、 830 マウント・デ・CO2 大気中で (ソース AIE), つまり、CO 排出量の 2.5 倍に相当します。2 フランスの航空便の拒否数、またはその年のすべての国際線の拒否数より 25% 多い.
水素が化石燃料の副産物であり続ける限り, 水素で走行したり、水素を使用して熱を生成したりすると、地域の汚染を減らすことができます, CO排出量を削減するためではない2.
水素革命の最初の課題は、非炭素生産への切り替えからなる.
明日: 灰色の水素, 青い水素または緑色の水素?
「灰色水素」とは、天然ガスや石炭から直接得られるものを指します。. 生産1kgあたり, 彼は命令を出します 9 Kg de CO2 ガスと 20 石炭からのkg (以下のグラフを参照してください). ヨーロッパ, ほとんどすべての水素は天然ガスから得られます.
二酸化炭素排出量を制限する最初の方法は、その生産と二酸化炭素の一部を回収する回収設備を組み合わせることで構成されます。2 大気中に拡散する前に. すると「青い水素」が得られる, 化石燃料への依存から解放されずに気候被害を制限する.
現状では, ヨーロッパでは灰色の水素の価格は 1kg あたり約 1.5 ユーロです, ガスや石炭が安い米国や中国よりも若干高い. さらに, 保管および輸送のコストは、生産現場と消費現場の近さによって制限され、最新の設備は製油所または石油化学コンビナートに設置されています。.
CO 回収および貯蔵設備のコスト2 1 ユーロ/kg 程度です. 言い換えると, CO価格付き2 100ユーロ/トン程度, 灰色の水素から青色の水素に切り替えることで、これらの設備をシステム化することは有益になるでしょう. 鍵付き, CO排出量の潜在的な増加2 のオーダーの 750 山 (2 % 世界の二酸化炭素排出量の2).
水素を生成するもう 1 つの方法は、電気エネルギーを使用して水中に存在する水素を回収する電気分解です。. 天然ガスや石炭で作った電気を使う場合, この作戦は気候に何の利益も与えない: このようにしてより多くの二酸化炭素を放出します2 ガスや石炭から水素を直接分離するよりも.
電解槽をカーボンフリー電源に接続することにより, 「グリーン水素」を手に入れる, COを排出しない2.
特に操作が面白い, 大きな風力発電や太陽光発電の生産能力があり、その単位生産コストが競争力を持っている場合, 化石部門と原子力部門の両方に直面して, しかし、その大規模な注射は断続的という困難に直面します. 電気分解により、余剰電力を水素に変換して貯蔵することが可能になり、エネルギー システムに再生可能資源を組み込むことができます。.
グリーン水素を競争力のあるものにする方法
電気分解によるグリーン水素の製造コストは 3 つのパラメータによって決まります。: 電解槽で使用される電気の価格, この電解装置のコストと効果, 消費地が生産現場から遠くなると、輸送費と保管費が重くのしかかってきます。.
現在, グリーン水素 1 kg の価格は約 3 6ユーロ/kgで, つまり、灰色の水素の 2 ～ 4 倍. しかし、急激な衰退傾向にあります, グリーン電力と電気分解のコスト低下の影響で.
さまざまな水素計画は、電解槽の生産規模の変更と貯蔵および流通ネットワークへの投資によって、その動きを加速することを目的としています。. この供給側の公的資金の活用により、研究開発によるパイロットの産業化を加速することが可能となる. その使用は完全に正当化されます.
価格補填という形でのグリーン水素利用への援助は、経済的観点からより疑問がある. 生産者にコストを下げてエネルギー消費を刺激するよう十分に奨励していない. 二酸化炭素の代償で大幅に削減または消滅する可能性があります2 のオーダーの 100 250 ユーロ/トンで.
再生可能バイオマスからのグリーン水素の生産は、その領土統合にとって興味深い可能性があるもう一つの道です。. まだ実験段階です。. フランスでは 2 つのオプションがテストされています: 木から (プロジェクト ヴィトリー・ル・フランソワとストラスブールの) または農業バイオマスから (の使用 麻 サルトで).
水素の新たな用途
エネルギー代替に最大限貢献するために, グリーン水素の生産を拡大するだけでは十分ではない. CO排出量を削減できる用途開発も必要だ。2 最も入手が難しい場所.
そもそも, まで注入できます 10 またはガスネットワーク内の 20% のグリーン水素, 「メタン化」と呼ばれるプロセスを介してこの水素の一部をメタンに変換すると、さらに大幅に増加します。. こちらです 現在、フランスのフォス・シュル・メールでテストされています. ネットワーク内の化石ガスの割合を削減することへの関心に加えて, その関心は、CO 排出量の一部を回収して再利用できるようにすることです。2 フォス製鉄所の.
2番, 水素を使用すると、車載の燃料電池から発電できるようになります. アジアのメーカーであるトヨタとヒュンダイは、バッテリーを使用し電気自動車よりも航続距離が長い水素乗用車の販売を開始した。. 最終的に, 最も興味深い用途は実用車に関するものです (バスとトラック) バッテリーの重量が大きな制約となる, 鉄道が電化されていないときの電車と、, おそらく後で, 飛行機.
ついに, グリーン水素は、化石エネルギーの代替品の開発が難しい産業プロセスを明日脱炭素化できる可能性がある. 最も重要なのは、石炭がエネルギー源と鉱石還元剤の両方として使用される鉄鋼の一次生産に関するものです。. 水素がこれに取って代わり、炭素ゼロの鋼を提供できる可能性がある. このルートをテストする最初の産業パイロットがスウェーデン北部で開発中, プロジェクトの一環として ハイブリッド.
水素革命に直面するヨーロッパ
欧州の水素戦略は、R のサポートに基づいた競争力のある製品の開発を重視しています。&D, 水素をより広範なエコシステムに統合する産業パイロットとプロジェクト. さまざまな投資プログラムのおかげで, ヨーロッパは数百億ドルを賭けている.
供給に対する新たな注目は、これまで欧州領土内でのカーボンフリーエネルギーの生産よりもカーボンフリーエネルギーの利用支援に基づいてきた欧州の気候政策に大きな転換をもたらす。.
こうした需要喚起の取り組みが功を奏した, 太陽エネルギーと電池の場合, 地元での富と雇用創出の可能性を失う一方で、設備生産の大部分を移転すること.
L’ドイツ, そして今、 フランス, この欧州戦略を断る, それぞれ投資予定 9 そしてここから72億の公的資金が投入される 2030.
彼らには大きな利点があります, 世界の産業ガス業界の 3 つのメジャーのうち 2 つと提携 (リンデとエア・リキード), 大手自動車・鉄道機器メーカー, 優れた公的研究機関と無数の新興企業（その多くはこれらの研究機関から生まれたもの）. ドイツは再生可能エネルギー導入のより迅速な計画に依存, グリーン水素に不可欠なサポート.
成功の鍵は、投入される公的資金の量を減らすことだ, さまざまな背景を持つ俳優たちをまとめる能力. この価格で水素を作ります, この「無尽蔵」のエネルギーではなく、 神秘の島, しかし、明日のエネルギーシステムにおける再生可能エネルギーの強力なインテグレーターです.
クリスチャン・ド・ペルテュイ, 経済学の教授, 「気候経済学」議長の創設者, パリ・ドーフィーヌ大学 – PSL