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HYDROGÈNE

Osons Causer est une chaîne youtube de vulgarisation sur des sujets variés d’actualités ayant pour but de les rendre accessibles à tous. Cette chaîne youtube a été créée en 2015 par trois à amis, Ludovic Torbey (le visage de la chaîne), ainsi que Stéphane Lambert et Xavier Cheung ayant tous étudié les sciences humaines.

Qu’est-ce que l'Hydrogène?

L’hydrogène est le premier élément chimique sur le tableau périodique, énormément présent dans la nature, en particulier dans l’eau, il peut être utilisé comme énergie “verte” capable dans le futur, de remplacer les énergies fossiles dans plusieurs domaines d’activités.

Il faut tout d’abord savoir que l’hydrogène n’est pas présent
à l’état pur dans la nature, il est lié à d'autres atomes comme l’HC (Hydrocarbure: pétrole et gaz naturel), l’HO (eau) et l’HN (l’azot). L’utilisation de l'hydrogène en énergie est rendue possible précisément par l’H2, le dihydrogène, l’association entre deux hydrogènes, permis en brisant les molécules précédemment cités.

Les capacités intéressantes de l’H2 est qu’il peut servir de vecteur d’énergie permettant ensuite de la stocker afin d’assurer
la production d’électricité en continu et ainsi régler le problème majeur lié au système électrique des énergies renouvelables.
Par exemple lors d’un surplus d’énergies via les panneaux solaires ou éoliennes, au lieu d’être gâché, il pourra servir quand il n’y aura plus de soleil ou de vent. L’H2 permettrait donc à terme d’être utilisé dans les transports (voitures, bus, camions, bateaux, avions) pour les faire carburer à l’hydrogène avec comme seul rejet, l’eau . Mais aussi dans l’industrie afin de décarboner
la sidérurgie (métallurgie du fer) et toute la partie chaleur liée
à la production de ciment, les deux industries les plus émettrices de GES (Gaz à effet de serre). Elle permettrait donc d’être la clé pour virer le charbon, le pétrole et le gaz des transports
et de l'industrie en assurant des systèmes électriques 100% renouvelables et ainsi réussir la transition énergétique (selon une étude de Bloomberg energy, si on utilise massivement l’hydrogène, les émission de GES d’ici à 2050 réduirait de -35%)

L’Hydrogène d’aujourd’hui

Comme on a pu le voir, l’hydrogène n’existe pas pur dans la nature donc il faut la produire, l’hydrogène est déjà massivement utilisé dans l’industrie même si très méconnu. Cet H2 produit dans l’industrie est sale, si la combustion de l’hydrogène ne pollue pas puisqu’elle rejette de l’eau, sa fabrication l’est car on la produit majoritairement ( env 90%) par des énergies fossiles tel que l’hydrocarbure, gaz et charbon (cause du réchauffement climatique, elle représente 2% du CO2 mondial (830 millions
de tonnes de CO2 en 2019). On peut aussi produire de l’hydrogène de manière “coproduit”, c'est-à-dire de récupérer de l’H2 en produisant autre chose, par exemple dans la sidérurgie
et le raffinage mais cela ne suffit pas pour alimenter nos besoins en termes de consommation. C’est pour cela qu’il est majoritairement produit exprès et n’est donc pas très “vert” actuellement, le premier défi est donc de produire
de l’hydrogène “vert”.

Comment produire de l'hydrogène “vert” ?

Le seul moyen de produire de l’hydrogène “vert” est de le faire
par “Électrolyse”, le principe étant d'envoyer avec un électrolyseur (appareil permettant l'électrolyse) une grand quantité d’électricité dans la molécule H2O afin de cassé 2 molécule d’eau en 2 molécule d’hydrogène (H2) et 2 molécule d’oxygène (O2).
Cela permet de produire de l'hydrogène par l’eau en rejetant de l’oxygène, une méthode alors très écologique. Mais si l’électricité utilisée vient de plein de central à charbon, cela va émettre beaucoup de CO2, le principe étant d’utiliser de l’énergies renouvelables (barrages, panneaux solaires, éoliennes et centrales nucléaires) afin d’obtenir réellement de l’hydrogène bas carbone.
Il faudrait donc réglementer et taxer les énergies fossiles afin d’orienter les industries vers moins d’émissions.

Le deuxième défi pour produire de l’hydrogène “vert”
est de produire plein d’électrolyseurs et les alimenter
avec de l’électricité bas carbone en très grande quantité (3600 TWH d’électricité équivalent à la production de l’UE), sans cela l’utilisation de l’H2 dans le futur ne peut exister.

L’hydrogène de demain

Comme précédemment dit, l’hydrogène pourra être utilisé
de différentes façons, ayant pour but de remplacer les énergies fossiles. Sa première utilisation est la production de chaleur,
car il peut être brûlé directement en générant de très haute chaleur, mais aussi comme ingrédient dans les réaction chimiques nécessaires à la fabrication de fer et d’acier sans émettre
de pollution (Selon une étude de Bloomberg, utiliser
de l’hydrogène dans ces productions fera économiser entre 3 et 4 giga tonnes de C02 (10% des émissions annuelles actuelles)).
Il pourra aussi être utilisé dans les transports grâce à une pile
à combustible, processus inverse de l'électrolyse, en combinant
le réservoir d’hydrogène à l’oxygène de l’air permettant
de produire de l’électricité en ne rejetant que de l’eau pour les différents types de transport. L’H2 sera utile seulement pour les engins lourds tels que les camions, bus, ou bateau, car la batterie n’a pas la puissance nécessaire pour les faire se déplacer à moins d’en avoir une quantité astronomique contrairement à l’hydrogène qui est beaucoup plus léger mais moins efficace que la batterie pour les véhicules légers tel que la voiture. Elle permettra aussi
le stockage longue durée et massif de l’électricité qui sera bien meilleur que les batteries ayant un petit stockage (il en faudra
la aussi une quantité astronomique) mais le coût de rendement sera moindre qu'à l'origine, 35% de production d’électricité sur 100%, c’est pour cela qu’on veut l’utiliser pour son stockage
et non sa production en stockant le surplus des énergies renouvelables.

Le défi du stockage et de la distribution d’H2

Le problème majeur de l’H2 c’est son stockage et sa distribution,
il est l’élément le plus léger de l’univers, il occupe donc beaucoup d’espace ambiant (3kg max dans un conteneur), il en faudrait donc énormément pour pouvoir le distribuer. L’H2 est aussi très petit pouvant passer à travers des cuves d’acier, rendant son stockage et sa distribution assez difficile. La solution serait alors
de le rendre liquide mais là encore assez compliqué car il faudrait le réfrigérer jusqu'à -253°C. En conséquence toute l’infrastructure pour stocker, transporter, distribuer est assez complexe à mettre en place, sans compter encore que le réservoir à hydrogène coûte 100x plus cher qu’un réservoir de gaz usuel. C’est notamment pour cela qu’il n’est pas utilisé aujourd’hui, l’industrie préférant utiliser des matériaux plus simples à stocker tels que le méthane ou l’ammoniac.

Il y a donc une solution, le “Power to gas” permettant d’utiliser
le courant électrique (power) pour produire de l’hydrogène qui
va être converti en gaz (gas), cela permet d’utiliser la propriété
d’un gaz pour sa facilité à être stocké et distribué. Il y a donc deux gaz pouvant être produits de manière synthétique par l’hydrogène, le méthane (H2 + CO2 = CH4 (méthane) + H2O), et l’ammoniac (H2 + N (Azot) = NH3 (Ammoniac). Il faut savoir que
si on convertit l’H2 encore une fois pour donner du méthane
le rendement sera encore amoindri, environ 25% mais cela règle
le problème de stockage. Le méthane, considéré comme un gaz
de ville (gazinière, chaudière etc..) est beaucoup plus facile
à stocker en comptant aussi qu’il a déjà un réseau de distribution, mais même si il utilise le recyclage, le simple fait de le brûler
va rejeter des émissions de CO2, pour éviter cela il faudrait le faire sous terre. L’hydrogène converti en méthane grâce aux énergies renouvelables pourra donc alimenter des villes. L’Ammoniac lui
est facile à produire, il constitue 78% de l’air et se conserve très facilement à l’état liquide après refroidissement, il peut être converti en Hydrogène grâce au pile à combustible mais peut être utilisé directement avec un moteur à ammoniac (par exemple pour les bateaux) sans rejeter de gaz à effet de serre, simplement
de l’azot. Mais il faut être très précautionneux en le manipulant car cela reste un gaz assez dangereux car il est corrosif et toxique.

En conclusion l’H2 pourrait être une solution pour un système électrique 100% renouvelable ainsi que réussir la transition écologique dans les domaines de l’industrie, du transport,
et de l’habitat en remplaçant les énergies fossiles, à condition qu’on produisent beaucoup d’électricité bas carbone par des énergies renouvelable avec la production en grande quantité
de pile à combustible. Mais aussi par sa transformation en d'autres molécules tel que le méthane ou l’ammoniac permettant son stockage et sa distribution pour garantir son utilisation.

PÉTROLE

Pablo Servigne est invité à l’école SUP AGRO de Montpellier pour
y donner une conférence sur la collapsologie, la théorie
de l’effondrement. Sur comment on cultive sans pétrole ?

Pablo Servigne est un chercheur interdépendant, auteur
et conférencier, adepte de la collapsologie. Le pétrole
est une menace pour la planète, pour le climat, mais aussi pour l’agriculture et l'alimentation. Il questionne nos systèmes alimentaires actuels et leur avenir. Sont-ils forcément voués
à la catastrophe ? Pour Pablo Servigne tout est question
de résilience et d’équilibre. Il commence par présenter une étude sur les régimes alimentaires par famille pour une semaine dans différents pays. Dans les pays d’Afrique, ce sont des produits
en vrac, des graines (riz, lentilles) et quelques fruits et légumes, on voit par la suite que plus les pays sont riches et développés, plus il y a de viande, de sucres rapides, d’emballages industriel
et donc de produits modifiés. Par exemple, aux États-Unis,
les seuls produits “naturels” sont deux tomates, tout le reste
est industriel. Le pétrole est au centre de la production de tous
ces produits, agriculture très mécanisée, engrais (produit chimique), commercialisation et mondialisation (transport).
Les énergies fossiles sont partout. La première chose fondamentale à savoir sur ces énergies c’est qu’elles sont très riches, denses, concentrées et précieuses. En effet, un plein d’essence (environ 40 à 50L) si on le brûle, il correspond en Joule à 4 ans de travail humain. Il explique par la suite que notre consommation d’énergies fossiles (pour un humain moyen) correspond à 500 esclaves énergétiques par personnes.
La deuxième information est que notre civilisation
thermo-industriel est basée sur le pétrole. La troisième est donc notre dépendance à cette énergie. La dernière information
à savoir est que nous sommes en plein décrochage
de l’offre et de la demande. Nous sommes arrivés au pic
de la production mondiale.

Le retour sur investissement est tel qu’en 1900, un baril de pétrole permettait d’en extraire 100, en 2007, un baril permet
d’en extraire seulement 12. Il est aujourd’hui difficile énergétiquement d’extraire de l’énergie. Paradoxe ? En effet
c’est un problème mais cela s’explique par le fait que l’approvisionnement énergétique est interconnecté au système financier. C’est le pilier de notre civilisation et donc
si l’un s’effondre, l’autre suivra. La “solution” est-elle alors
de passer aux énergies durables ? Pour atteindre la puissance
des énergies fossiles, la construction de ferme solaire et éolienne pour la remplacer nécessitera la production de 15 fois plus
de béton, 90 fois plus d’aluminium et 50 fois plus de fer, de cuivre et de verre. Pour 50% de probabilité de réussir à contenir
le réchauffement climatique en dessous de 2°C, il nous faudrait avoir construit pour 2028 40 fois plus d’éolienne de 5 MW, 26 fois plus de km2 de PV et 15 fois plus de km2 de serres à algues.
Donc en fait, même pour changer de sources d’énergies,
cela demande énormément de ressources et d’énergies. Pour résumer, le système alimentaire dépend du pétrole plus le fait que c’est bientôt la fin du pétrole ce qui est égale à la fin de notre système alimentaire. Mais selon Pablo Servigne, c’est un problème que personne ne veut voir et accepter.

Un avenir sans pétrole ?

Alors maintenant qu’est ce que l’on fait ? Arrivera-t-on à se nourrir ? Il reprend la fameuse citation “on va foncer droit dans le mur” pour expliquer de façon plus claire la théorie de l’effondrement
et en quoi cette affirmation est fausse dans le cadre de la crise climatique.
Des scientifiques estiment l’ère géologique de l’Holocène, période interglaciaire, s’est terminée environ dans les années 1950. Aujourd’hui nous sommes dans ce que nous appelons l’Anthropocène, cela veut dire que l’humain est devenu une force géologique majeure, et qu’il a assez de puissance pour déstabiliser les grands cycles bio et géochimique de la planète.
C’est un nouveau territoire imprévisible. Donc après plusieurs démonstration assez complexe, Pablo en vient à la conclusion qu’au lieu de foncer dans un mur, le pied serait bloqué sur l’accélérateur, le réservoir est presque vide, la voiture est sortie
de la route, le volant est bloqué et l’habitacle est très fragile.
Le bilan est donc beaucoup plus grave que ce que certains pensent.

Par conséquent, aujourd’hui les ingénieurs se doivent de résoudre les problèmes que nos ancêtres ont fabriqués. Le plus important est d’arriver à déverrouiller tout le système pour
pouvoir entrer en transition. Comme nous l’avons vu plus haut,
si l’on arrête de consommer des énergies fossiles, le système financier et industriel va s’effondrer. Mais alors, reste-t-il quelques marges de manœuvre ? En effet pour la collapsologie et donc
pour Pablo Servigne “tout n’est pas foutu”, il reste encore
des “solutions”. Bien que solution ne soit plus le mot adapter selon Pablo Servigne puisque la solution résout un problème or comme la mort, la crise climatologique n’est pas un problème, c’est un fait qui va indéniablement arriver. Mais cela n’empêche pas d’être préparer à la catastrophe. On peut donc arrêter de gaspiller,
de manger de la viande et de “mauvais” produits pour réduire
la production et la prédation. Nous savons que nous pouvons faire vite et à grande échelle puisque cela à déjà été fait à Cuba
par exemple ou aux États-Unis en tant de guerre dans les années 41 à 43 après Pearl Harbor lorsque tout le pays s’est mis à faire pousser des légumes. L’entraide est un facteur d’évolution, citation et livre de Pierre Kropotkine représente bien cette idée.
Bien qu’elle soit contre intuitive puisque notre société prône l’individualisme et la culture de l’égoïsme, elle s’est vérifiée plusieurs fois et notamment chez les animaux. Ce n’est pas toujours la loi du plus fort. Les manchots par exemple
se protègent du froid en s’agglutinent les uns autour des autres,
et en se relayant les places à l’extérieur et les places à l’intérieur. La socialité humaine est ce qui fait notre puissance
et il est important de voir avec d’autres lunettes que celle
de la compétitivité. Le vivant est résilient et crée de l’abondance, en s’inspirant du vivant : la permaculture. C’est une micro agriculture intensive, sans mécanisation (ou presque), qui arrive
à générer de l’emploi. L’agriculture post pétrole doit répondre
à trois principes : la tête, les mains et la forêt. La tête puisque notre société prône l’individualisme et la culture de l’égoïsme,
elle s’est vérifiée plusieurs fois et notamment chez les animaux.
Ce n’est pas toujours la loi du plus fort. Les manchots par exemple se protègent du froid en s’agglutinent les uns autour des autres,
et en se relayant les places à l’extérieur et les places à l’intérieur. La socialité humaine est ce qui fait notre puissance
et il est important de voir avec d’autres lunettes que celle
de la compétitivité. Le vivant est résilient et crée de l’abondance, en s’inspirant du vivant : la permaculture. C’est une micro agriculture intensive, sans mécanisation (ou presque), qui arrive
à générer de l’emploi. L’agriculture post pétrole doit répondre
à trois principes : la tête, les mains et la forêt. La tête puisque
la permaculture nécessite une intensive connaissance des plantes et de leur fonctionnement. Les mains, puisque les machines
ne répondent plus aux besoins, elles deviennent maladroites.
Il faudrait donc une nouvelle génération de paysans. Et l’arbre puisque c’est le pilier de la résilience. Les campagnes devront donc produire de la nourriture, réparer les écosystème, produire
de l’énergie, sans pétrole et avec un climat instable. Ce n’est pas encore gagné mais la transition sera possible uniquement
s’ il y a la puissance de la nécessité (du peuple)
et une coordination, accélération des processus. Mais maintenant comment fait-on pour vivre avec ça sans s’effondrer ? Selon Pablo Servigne, il est important d’accueillir les émotions
et de questionner notre imaginaire. Quelle histoire on se raconte ? Quelle histoire veut-on qu’elle devienne réalité ?

ÉNERGIE HYDROLIENNE

Le principe de l’énergie hydrolienne est proche de celui des centrales hydrauliques, à la différence près que c’est le courant marin qui fait tourner les turbines des hydroliennes. Ces dernières fonctionnent dans les deux sens de la marée. La rotation des turbines en mer entraîne un alternateur produisant un courant électrique variable (fonction du courant), qui est redressée par un convertisseur avant d’être amenée à terre puis reliée au réseau d’électricité terrestre. La puissance, exprimée en kilowatt (kW) d’une hydrolienne dépend ainsi du diamètre de sa turbine
ou des pales et de la vitesse du courant de marée.

La majorité des hydroliennes sont constituées d’une turbine arrimée à une structure porteuse, suffisamment lourde pour être simplement posée sans travaux, ce qui permet de minimiser l’impact sur le fond marin. En exploitation, l’impact environnemental est minime et les risques pour la faune marine sont plus que limités pour l’ensemble des technologies d’hydroliennes.

S’inscrivant dans la suite du débat public de 2019-2020, cette concertation a pour objectif de permettre au public
de se prononcer sur la possibilité d’installer un nouveau projet
de parc éolien en mer dont la puissance pourra atteindre jusqu’à environ 1,5 GW au sein de la même zone. Le public pourra, notamment, prendre connaissance des études supplémentaires réalisées depuis le débat public. Il pourra faire des propositions pour le cahier des charges ainsi que pour la bonne intégration
du projet dans son environnement (prise en compte des enjeux environnementaux, des autres usages de l’espace marin, retombées locales...). La lutte contre le changement climatique passe nécessairement par la sortie progressive des énergies fossiles sur lesquelles reposent encore les deux tiers de notre consommation énergétique.

La France est résolument engagée dans cette transition énergétique qui se traduit par un accroissement de nos besoins
en électricité dans la prochaine année, tout en prenant d’importantes mesures pour améliorer l’efficacité énergétique.
Pour atteindre nos objectifs de décarbonations des transports,
des bâtiments, de nos industries et répondre à l’urgence climatique, développer massivement les énergies renouvelables est obligatoire. La programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) 2019-2028, adoptée en avril 2020, décline l’objectif de 40 % d’énergies renouvelables dans la production électrique française, jusqu’à 2030, dans l’objectif global d’atteindre 33 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale brute. Avec 11 millions de km2 de zones maritimes, la France bénéficie d’atouts indéniables pour devenir l’un des leaders mondiaux dans
le domaine des énergies marines renouvelables et en particulier
la filière éolienne en mer. Cette dernière apparaît comme l’un des piliers de la réussite de la transition énergétique française et une solution incontournable face à l’urgence climatique. Elle suppose une réflexion en amont qui concilie les usages de l’espace marin
et permet la bonne insertion dans les territoires des réseaux électriques.

La PPE prévoit le lancement d’appels d’offres sur plusieurs façades maritimes dans les années à venir. Le nouveau projet éolien
au large de la Normandie a pour but d’atteindre le rythme d’attribution de 1 GW par an, à partir de 2023. La maîtrise
de ce projet est assurée par le ministère de la Transition écologique, en partenariat avec le ministère de la Mer.

S’inscrivant dans la suite du débat public de 2019-2020 ayant conduit à la définition de la zone de projet éoliennes, dite « Centre Manche », cette concertation a pour objectif de permettre
au public de se prononcer sur la possibilité d’installer un nouveau projet de parc éolien en mer dont la puissance pourra atteindre jusqu’à environ 1,5 GW au sein de la même zone. Le public pourra, notamment, prendre connaissance des études supplémentaires réalisées depuis le débat public. Il pourra faire des propositions pour le cahier des charges de la procédure
de mise en concurrence qui sera lancée à l’issue de la concertation préalable, ainsi que pour la bonne intégration du projet dans son environnement (prise en compte des enjeux environnementaux, des autres usages de l’espace marin, retombées locales...).