Tout savoir sur l’hydrogène vert en 2025

Rappel : définition de l’hydrogène

Tout d’abord, rappelons que l’hydrogène (H2) est un élément chimique abondant sur Terre et présent tout autour de nous. Ce gaz invisible, très léger et inodore est présent dans la composition de divers éléments tels que l’eau (H₂O) ou les hydrocarbures, comme le méthane (CH₄).

Pourquoi un tel engouement autour de l’hydrogène ? Il se trouve que ce gaz universel libère une grande quantité d’énergie (lors de sa combustion, par exemple). En revanche, contrairement aux idées reçues concernant l’hydrogène, il ne s’agit pas d’une source d’énergie en lui-même.

En effet, l’hydrogène est considéré comme un “vecteur énergétique”, pouvant transporter et stocker de l’énergie, qui doit être produit avant d’être utilisé. Concernant la production d’hydrogène : là réside la question de son impact environnemental et donc, de son intérêt comme alternative durable dans la transition énergétique.

🟢 Qu’est-ce que l’hydrogène vert ?

On distingue l’hydrogène vert d’autres formes d’hydrogène de par les ressources utilisées pour sa production. Lorsque l’on se réfère à l’hydrogène vert, cela veut dire que le dihydrogène est produit par électrolyse de l’eau, en utilisant de l’électricité d’origine renouvelable : une électricité verte. Effectivement, il existe plusieurs techniques pour produire de l’électricité : l’électricité verte issue des EnR est générée à partir de l’énergie solaire, l’énergie éolienne ou encore l’énergie hydraulique. Ce type d’hydrogène est qualifié de “renouvelable” puisqu’il n’émet pas de CO₂, que ce soit au niveau de sa production ou de son utilisation.

Les autres formes d’hydrogène

Si la matière première utilisée pour produire l’hydrogène vert est renouvelable, ce n’est pas toujours le cas dans les processus de production de l’hydrogène. Ainsi, en fonction de son origine, on associe l’hydrogène à une couleur.

On distingue d’abord l’hydrogène gris, qualifié d’hydrogène “fossile” :

• ⚪ il est produit par vaporeformage du gaz naturel, le mode de production le plus courant (95%) qui émet pourtant de grandes quantités de CO₂.

Puis l’hydrogène bleu et jaune, qui sont eux qualifiés d’hydrogène “bas-carbone” :

• 🔵 l’hydrogène bleu est similaire à l’hydrogène gris à la différence que le CO₂ émis lors de la production est capté, puis stocké, permettant d’atténuer son impact carbone ;
• 🟡 l’hydrogène jaune, quant à lui, est produit par électrolyse de l’eau (tout comme l’hydrogène vert) utilisant l’électricité du réseau dont la majeure partie est d’origine nucléaire.

💡 Le saviez-vous ? On parle également d’hydrogène blanc. Il s’agit de l’hydrogène naturel que l’on peut trouver dans des gisements souterrains. Malgré plusieurs projets d’exploitation mis en place, cette forme d’hydrogène reste encore peu exploitée de façon directe.

Comme mentionné plus haut, l’hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau, à partir d’une énergie décarbonée (électricité renouvelable). En quoi consiste ce procédé ? À l’aide d’un électrolyseur, on dissocie les molécules d’eau (H₂O) en séparant le dioxygène (O₂) de l’hydrogène H₂ via un courant électrique.

Grâce à cette solution bas-carbone (renouvelable si on utilise de l’électricité verte) on obtient la molécule d’hydrogène que l’on peut ensuite utiliser comme carburant propre, par exemple, et on libère simplement l’oxygène dans l’air. D’après l’Agence de la transition écologique (Ademe), l’électrolyse de l’eau est une technique émettant au maximum 2,77 kgCO₂/kgH₂ sur l’ensemble du cycle de vie, soit quatre fois moins que le procédé de vaporeformage de gaz naturel. (1)

L’hydrogène vert représente une alternative prometteuse pour la transition énergétique. De plus, il s’agit d’un mode de production d’hydrogène décarboné, et donc durable. En effet, ce n’est pas le cas de toutes les méthodes de production d’hydrogène. Outre l’électrolyse de l’eau, voici les autres techniques utilisées pour obtenir la fameuse molécule H₂.

Les techniques historiques de production d’hydrogène sont basées sur les hydrocarbures et sont fortement émettrices de gaz à effet de serre (GES). On retrouve :

• le reformage du gaz naturel (à la vapeur d’eau par vaporeformeur) : c’est la méthode la plus utilisée actuellement mais aussi la plus polluante. Selon l’Ademe, la production de 1 kg d’hydrogène gris par vaporeformage du gaz naturel engendre 11,1 kgCO₂/kgH₂ ;
• la gazéification via la combustion du charbon.

Il existe également d’autres méthodes de production d’hydrogène, moins courantes que l’électrolyse et le reformage, qui peuvent participer à décarboner les techniques traditionnelles. Par exemple :

• l’utilisation de procédés thermochimiques, à partir de l’énergie nucléaire par exemple ;
• le remplacement du gaz naturel par du biométhane (une énergie biomasse renouvelable) pour une production par vaporeformage ;
• la capture, stockage et utilisation du CO₂ (CCUS) lors de la combustion de ressources fossiles liées à la gazéification.

L’hydrogène vert tend à soutenir la transition énergétique à l’échelle globale puisqu’il permet de décarboner plusieurs secteurs d’activité. Aujourd’hui, on utilise principalement l’hydrogène dans les secteurs de la pétrochimie ou de la mobilité lourde. Voici un tour d’horizon des différentes applications de l’hydrogène.

🏭 Réduire l’impact carbone du secteur industriel

L’hydrogène vert peut servir à décarboner le secteur industriel en remplaçant les énergies fossiles utilisées dans les procédés industriels, mais aussi en alimentant en énergie verte les unités industrielles elles-mêmes. En effet, de nombreux secteurs tels que la sidérurgie, la chimie ou encore le raffinage utilisent de l’hydrogène gris : il s’agit alors de le remplacer par de l’hydrogène vert, une alternative nettement moins polluante. Par ailleurs, on utilise aussi l’hydrogène pour produire des engrais azotés (en synthétisant l’ammoniac).

👉 Selon l’Ademe, les usages industriels représentent en moyenne 780 000 tonnes d’hydrogène par an et entraînent l’émission d’environ 8,7 millions de tonnes de CO₂ par an.

🚗 Décarboner les transports

L’hydrogène vert est un allié de la transition énergétique dans la mesure où il permet de décarboner les transports (notamment la mobilité lourde) et d’accélérer la mobilité électrique. On distingue alors deux manières de profiter de l’énergie issue de l’hydrogène renouvelable :

• via une combustion directe (énergie sous forme de chaleur) ;
• via une pile à combustible (énergie sous forme d’électricité).

Ainsi, l’hydrogène pourrait changer la donne en matière d’émissions de GES pour différents modes de transports : non seulement la voiture mais aussi les transports lourds tels que l’avion, le train ou encore les bateaux.

⚡ Stocker d’importantes quantités d’électricité

Face à l’intermittence des énergies renouvelables (énergies éolienne et solaire), l’hydrogène vert apparaît comme une solution potentielle pour stocker de grandes quantités d’électricité. En effet, lorsque la production d’électricité est supérieure à sa consommation, cet excédent de production peut ensuite être utilisé pour générer de l’hydrogène vert.

Le surplus d’électricité verte produit par les EnR sert alors à l’électrolyse de l’eau, produisant de l’hydrogène vert stockable. Cet usage présente de nombreux avantages :

• la possibilité de stocker de grandes quantités d’électricité sur le long terme, pour un moindre coût ;
• produire de l’électricité grâce à une pile à combustible, afin d’alimenter le réseau lorsque la demande est élevée ;
• contribuer à inclure davantage d’énergie verte dans le mix énergétique.

Jouant un rôle central dans la décarbonation de certains secteurs, l’hydrogène vert est une alternative durable et son développement à grande échelle est une solution clé de la transition énergétique. De par son procédé de production, l’hydrogène vert est qualifié de renouvelable. En plus d’utiliser une électricité issue des EnR, l’électrolyse de l’eau est en soi une technique bas-carbone.

Cependant, lors de la division des molécules d’eau (H₂O), l’oxygène libéré est en réalité un sous-produit souvent négligé. C’est pourquoi des projets se sont mis en place afin de valoriser cet élément, à l’image de l’entreprise française Lhyfe et de son projet BOxHY. (2)

Cette start-up basée à Nantes a pour ambition de réoxygéner les mers et océans en réinjectant dans l’eau l’oxygène issu de la production d’hydrogène vert. Ce projet, soutenu par les Nations Unies, contribuerait à améliorer la qualité des mers et à préserver les écosystèmes marins. 🌊

L’hydrogène vert fait aujourd’hui face à des enjeux de taille. En effet, plusieurs défis se dressent pour la filière : un rendement énergétique faible, peu d’infrastructures adaptées et des coûts de production élevés. Ce dernier point est le principal obstacle au développement d’un hydrogène bas-carbone permettant d’assurer la transition énergétique. De plus, des améliorations des électrolyseurs sont attendues afin que le processus soit plus performant et rentable.

Pour l’heure, l’hydrogène gris reste le type d’hydrogène le plus produit. Cependant, selon l’agence internationale pour les énergies renouvelables (Irena) : “l'électrolyse à partir d'électricité d'origine renouvelable pourrait être compétitive avec le vaporeformage de combustibles fossiles à l'horizon 2030”. Malgré de nombreux défis, l’hydrogène vert reste dans la course à la transition énergétique.

🔍 Zoom sur les chiffres clés de l’hydrogène vert

D’après l’observatoire de l’hydrogène en France, Vig’hy, voici quelques chiffres clés concernant les objectifs 2030 pour l’hydrogène vert :

• la production devrait atteindre 700 000 T H avec un total de 6,5 GW d’électrolyseurs (contre 30 MW en 2023) ;
• le plan Hydrogène France investira 7 milliards d’euros dans cette production ;
• l’hydrogène vert devrait créer plus de 100 000 emplois d’ici 2030.

📌 Prolongez votre lecture : Nouvelles énergies : 6 pistes d’innovation pour demain

1 : https://agirpourlatransition.ademe.fr/entreprises/hydrogene

2 : Communiqué Lhyfe

Chiffres : https://vighy.france-hydrogene.org/chiffres-cles/