Le Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA), acteur majeur en matière de recherche, de développement et d’innovation, intervient dans les domaines suivants : l’énergie, les technologies pour l’information et la santé, la défense et la sécurité. Implanté sur 9 centres répartis dans toute la France employant 15 000 chercheurs, le CEA bénéficie de partenariats avec les autres organismes de recherche. Plusieurs laboratoires du CEA travaillent sur les différentes étapes d’une filière hydrogène : ces activités de recherche sont coordonnées au sein du programme "Nouvelles Technologies de l’Energie".

Le CEA a fait un dossier complet et intéressant intitulé "la filière hydrogène, avancées récentes de la recherche, perspectives industrielles". Il explique que le secteur de l’énergie est aujourd’hui confronté à plusieurs défis majeurs :

 une hausse de la demande mondiale d’énergie ; d’après l’Agence internationale de l’énergie (AIE), elle serait en moyenne de 1,7%/an dans le monde d’ici à 2030.

 une raréfaction, à terme, de certaines énergies primaires ; les réserves de pétrole et de gaz couvrent encore respectivement plus de 40 et 65 années de production mondiale selon l’AIE. On observe en parallèle la dépendance quasi exclusive des transports envers les carburants fossiles.

 une accélération du réchauffement climatique, à laquelle contribuent de façon importante les émissions de gaz à effet de serre par le secteur énergétique et les transports. Les modèles climatiques prévoient d'ici la fin de ce siècle un réchauffement probable de la planète d'environ 1,8 à 4°C d'ici 2100, voir jusqu’à 6,4°c dans les hypothèses extrêmes.

Le CEA souligne que le recours à l’hydrogène comme vecteur énergétique, et son utilisation via une pile à combustible, peuvent apporter des réponses adaptées à ces défis :

 L’hydrogène peut être produit à partir de sources diverses et abondantes – eau décomposée par un apport d’énergie comme le nucléaire, biomasse, hydrocarbures – et peut promettre, à la condition de coûts de production adaptés, une disponibilité et un prix stables.

 Sous réserve que sa production le soit également, l’hydrogène est un carburant propre par son utilisation via une pile à combustible, qui génère à la fois électricité et chaleur sans autre émission que de l’eau.

 Il est complémentaire d’autres solutions énergétiques : tout indique qu’à l’avenir, en marge des moyens classiques de production d’énergie de base, un nombre important de petites productions « décentralisées » de type éolien, solaire ou hydraulique se développeront. Un nouveau réseau de distribution peut ainsi être envisagé : on peut concevoir par exemple une production d’hydrogène par électrolyse de l’eau, grâce au surplus d’électricité fournie par des éoliennes, puis son utilisation dans une pile à combustible pour d’autres usages.

 Il offre une grande flexibilité d’utilisation : brûlé, l’hydrogène peut fournir de la chaleur ou une force mécanique dans des moteurs et des turbines ; converti dans une pile à combustible il fournit de l’électricité, pour des usages mobiles notamment. A la différence de l’électricité, l’hydrogène est également stockable, procurant ainsi un certain confort dans les usages finaux.

 Les piles à combustibles, par ailleurs, peuvent utiliser également d’autres carburants que l’hydrogène : sur des marchés précoces, des applications stationnaires décentralisées utilisant le gaz naturel, ou le propane, ou encore des gaz issus de la biomasse, ou encore des auxiliaires de puissance dans les transports lourds ou l’aéronautique utilisant du kérosène.

 Enfin l’hydrogène, déjà massivement utilisé pour des applications industrielles (raffinerie, chimie…) a d’ores et déjà une croissance en volume de 5 à 10 % par an et fera appel à de nouveaux procédés innovants sans émission de gaz à effet de serre.

Le CEA considère que d’une manière générale, les recherches sur les piles à combustible de type SOFC ont dix ans de retard sur celles pour les piles de type PEMFC. Ces dernières correspondent notamment à l’utilisation de la PAC dans l’automobile, application longtemps privilégiée et mise en avant par les acteurs de la filière hydrogène. Néanmoins, les obstacles techniques et économiques existants et le nécessaire développement d’une filière de distribution de l’hydrogène ne permettent pas d’envisager de façon réaliste que l’automobile soit la 1ère bénéficiaire de ces technologies. Toujours selon le CEA, à court terme, l’industrialisation de la PAC se fera dans la téléphonie portable, grâce aux faibles puissances requises et aux grandes séries de production permises (de type PEMFC). Les chercheurs envisagent en parallèle le développement progressif de piles PEMFC pour équiper des générateurs de secours ou des flottes de petits véhicules à usage professionnel. C’est dans un 3e temps que les piles de type SOFC sont attendues pour fournir de manière industrielle chaleur et électricité. L’industrialisation pour l’automobile demeure l’objectif final mais les chercheurs du CEA et les promoteurs de ces technologies misent sur une diffusion progressive, parallèle au développement d’un environnement adapté, sur des "niches" de marché. Ils retiennent plutôt l’horizon 2020 pour une diffusion significative de voitures individuelles fonctionnant grâce à une PAC.

Retrouvez toutes les informations sur le site du CEA : www.cea.fr.

(Source et Photo : CEA)