从儒勒·凡尔纳到杰里米·里夫金, 许多有远见的人都期待着氢社会的到来. 让我们来听听工程师 Cyrus Smith 的说法, 的主要人物 神秘的岛屿 (1875) :
« 奥伊, 我的朋友们, 我相信有一天水会被用作燃料, 构成它的氢和氧将提供取之不尽用之不竭的光和热源，其强度是煤炭所无法比拟的。 »
长期以来被认为是海市蜃楼, 氢在能源争论中强势卷土重来. 欧盟最近公布了 氢战略. 乙醚, 在三百亿中 法国复苏计划 生态学上的箭头, 分配给氢能的 20 亿美元构成了真正的飞跃, 将之前投入该部门的公共资金乘以二十.
由于化学家卡文迪什于 1766 年发现的这种气体，我们是否正处于一场重大革命的前夜？, 随后拉瓦锡将其命名为“氢”?
如果氢不是儒勒·凡尔纳小说中的奇迹, 另一方面，他可以 构成加速能量转变的矢量 走向可再生能源. 条件是我们使其摆脱目前对化石燃料的依赖.
昨天的氢: 化石燃料的副产品
代表太阳气态质量的 75%, 氢被认为是宇宙中最丰富的元素. 在地球上, 它很少以纯净状态存在: 很轻, 事实上，它不受重力影响并从其天然储存库中逸出.
然而，氢存在于我们周围, 与其他元素结合. 因此，它存在于每个水分子中. 与碳有关, 它存在于所有植物和动物中. 化石燃料, 它们本身是由生命物质分解产生的, 也不例外.
可以通过将氢与这些其他元素分离来生产氢.
根据 国际能源署 (人工智能工程师协会), 我们每年都会生产订单 70 吨纯氢气. 绝大多数氢气来自天然气加工 (69 %) 和煤炭 (27 %). 水的电解和其他途径提供了其余的.
从 1975, 全球氢气产量翻了两番 (见下图). 两个主要市场是炼油（氢气用于脱硫和净化燃料）和氨生产。, 本身主要用于制造肥料.
这种快速发展丝毫没有促进经济脱碳.
在 2018, 全球氢气生产导致了 830 科山2 在大气层中 (来源AIE), 即相当于二氧化碳排放量的2.5倍2 法国 或 比当年所有国际航班被拒数量多 25%.
只要氢仍然是化石燃料的副产品, 使用氢气运行或利用氢气产生热量有助于减少当地污染, 但不是为了减少二氧化碳排放2.
氢革命的第一个挑战是转向非碳生产.
明天: 灰氢, 蓝色氢或绿色氢?
“灰氢”是指直接从天然气或煤炭中获得的氢. 每公斤产量, 他下令 9 千克脱二氧化碳2 来自气体和 20 公斤来自煤 (见下图). 一个欧洲, 几乎所有的氢气都来自天然气.
限制碳足迹的第一种方法是将其生产与回收部分二氧化碳的捕集装置结合起来2 在它消散到大气中之前. 然后我们得到“蓝色氢”, 在不摆脱对化石燃料依赖的情况下限制气候破坏.
在目前的条件下, 欧洲灰氢成本约为 1.5 欧元/公斤, 比天然气和煤炭便宜的美国或中国多一点. 而且, 储存和运输成本受到生产和消费地点之间距离的限制，目前大多数装置位于炼油厂或石化联合体中.
二氧化碳捕集和封存装置的成本2 约为 1 欧元/公斤. 换句话说, 具有 CO 价格2 100欧元/吨左右, 通过从灰氢转向蓝氢，将这些装置系统化将变得有利可图. 带钥匙, 二氧化碳排放量的潜在收益2 的顺序为 750 公吨 (2 % 全球二氧化碳排放量2).
另一种生产氢气的方法是电解，它利用电能来回收水中存在的氢气。. 如果您使用天然气或煤炭发电, 该行动对气候没有任何好处: 我们通过这种方式释放更多的二氧化碳2 与直接从天然气或煤中分离氢气相比.
通过将电解槽与无碳电源连接, 我们获得“绿色氢”, 不排放二氧化碳2.
操作特别有趣, 当我们拥有大量风能或太阳能生产能力且单位生产成本具有竞争力时, 面对化石能源和核能领域, 但其大规模注射遇到了间歇性的困难. 然后，电解可以将多余的电力转化为氢气来储存，氢气成为能源系统中可再生能源的整合者。.
如何让绿氢具有竞争力
通过电解生产绿色氢气的成本取决于三个参数: 电解槽所用电价, 该电解槽的成本和效率, 当消费地远离生产地时，运输和储存成本就会产生影响.
现在, 一公斤绿色氢的成本约为 3 6 欧元/公斤, 即灰氢的两到四倍. 但正处于急剧下滑的动态中, 在绿电和电解成本下降的影响下.
由于电解槽生产规模的变化以及存储和分配网络的投资，各种氢计划旨在加速这一运动。. 供给侧动员的公共资金可以加速研发成果的试点产业化. 它的使用是完全合理的.
从经济角度来看，以价格补充的形式提供绿氢使用援助更值得怀疑. 他们没有充分鼓励生产商降低成本并刺激能源消耗. 由于二氧化碳的价格，它们可能会大大减少或消失2 的顺序为 100 250 欧元/吨.
利用可再生生物质生产绿色氢是另一条可能对其领土一体化感兴趣的途径。. 目前仍处于实验阶段。. 法国正在测试两种选择: 从木头 (项目 维特里勒弗朗索瓦和斯特拉斯堡) 或来自农业生物质 (使用 麻 位于萨尔特).
氢的新用途
全力为能源替代做出贡献, 扩大绿色氢的生产规模还不够. 还需要开发能够减少二氧化碳排放的用途。2 最难获得的地方.
首先, 我们最多可以注入 10 或天然气网络中 20% 的绿色氢气, 如果我们通过称为“甲烷化”的过程将部分氢气转化为甲烷，效果会显着增加. 这边走 目前正在法国 Fos-sur-Mer 进行测试. 除了减少网络中化石天然气份额的兴趣之外, 它的兴趣是能够捕获和再利用部分二氧化碳排放2 福斯钢厂.
第二, 氢使得车载燃料电池发电成为可能. 亚洲制造商丰田和现代已开始销售氢动力乘用车，其续航里程比使用电池的电动汽车更大. 最终, 最有趣的应用涉及多用途车辆 (公共汽车和卡车) 电池的重量是一个主要限制, 线路未电气化时的列车, 可能稍后, 飞机.
最后, 绿色氢明天可以使难以开发化石能源替代品的工业过程脱碳. 最重要的是钢铁的初级生产，其中煤炭既用作能源又用作矿石的还原剂。. 氢可以替代它并提供零碳钢. 第一个测试这条路线的工业试点正在瑞典北部开发, 作为项目的一部分 混合型.
欧洲面临氢革命
欧洲氢战略强调在支持 R 的基础上开发有竞争力的产品&D, 将氢整合到更广泛的生态系统的工业试点和项目. 得益于不同的投资计划, 欧洲已投入数百亿美元.
对供应的新关注构成了欧洲气候政策的重大转变，迄今为止，欧洲气候政策更多地基于支持无碳能源的使用，而不是欧洲领土上的生产。.
这些促进需求的行动取得了成功, 以太阳能和电池为例, 迁移大部分设备生产，同时失去当地创造财富和就业的潜力.
L’德国, 现在 法国, 拒绝这一欧洲战略, 分别计划投资 9 以及来自这里的72亿公共资金 2030.
他们有显着的优势, 与全球工业气体行业三大巨头中的两家 (林德和液化空气集团), 主要汽车或铁路设备制造商, 优秀的公共研究实验室和无数的初创企业，其中许多都源自这些实验室. 德国依靠更快的计划来部署可再生能源, 绿氢的重要支持.
成功的关键是减少投入的公共资金, 将来自不同背景的所有这些演员聚集在一起协同作用的能力. 我们将按照这个价格生产氢气, 不是工程师所说的“取之不尽用之不竭”的能量 神秘的岛屿, 而是未来能源系统中可再生能源的强大整合者.
克里斯蒂安·德佩尔修斯, 经济学教授, “气候经济学”主席创始人, 巴黎第九大学 – PSL