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L'hydrogène est aujourd'hui considéré comme un élément-clé d'une transition énergétique réussie et est considéré comme vecteur énergétique de l'avenir, car il peut contribuer à réduire massivement les émissions de CO2 dans les domaines les plus divers - par exemple la production de chaleur pour le chauffage, dans de nombreux processus industriels ou dans les forces motrices dans les domaines du transport et de la circulation. Mais le chauffage à l'hydrogène est-il vraiment l'avenir ? Cette technique est-elle prête à être commercialisée ? Et peut-elle concurrencer les techniques de chauffage établies, comme la pompe à chaleur par exemple ? Les réponses à ces questions se trouvent ici.
Qu’est-ce que l'hydrogène au juste ?
L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant dans la nature. Il est un élément important de tous les composés organiques, mais il n'existe dans la nature que combiné à d'autres éléments. La production du gaz sous forme pure n'est donc pas aussi simple. En effet, l'hydrogène ne peut pas être simplement exploité, il faut d'abord le produire. Mais une fois produit, le gaz hydrogène peut être stocké en tant que vecteur d’énergie et peut généralement être utilisé pour des processus efficaces de conversion d’énergie.
Comment l’hydrogène est-il produit exactement ?
Pour obtenir de l'hydrogène, il doit être scindé à partir de matières premières riches en hydrogène comme l'eau (H2O = 2 parties d'hydrogène, 1 partie d'oxygène) en utilisant de l'énergie.
Contrairement au gaz ou au pétrole, l'énergie n'est donc pas obtenue par combustion, mais par un procédé chimique. Ce procédé chimique peut être réalisé de plusieurs manières dont les effets sur l'environnement sont totalement différents selon la méthode :
L'hydrogène vert
L'hydrogène vert est obtenu par électrolyse : En utilisant un courant électrique, l'eau est scindée dans ses composants de base, l’hydrogène et l’oxygène. Si l'électricité utilisée à cette fin provient de sources renouvelables (photovoltaïque, éolienne), ce type de production d'hydrogène est en effet vert, ce qui signifie qu'il ne rejette pas de CO2 – l'hydrogène ainsi obtenu est neutre pour le climat. L'hydrogène vert est le seul hydrogène à satisfaire aux exigences de l'accord de Paris sur le changement climatique et a donc le plus grand potentiel à jouer un rôle en tant que technique de chauffage de l'avenir.
L'hydrogène bleu
L'hydrogène bleu est obtenu à partir de combustibles fossiles (principalement du gaz naturel) dans un processus connu sous le nom de reformage à la vapeur: Par ajout de vapeur d'eau, l'hydrogène et le dioxyde de carbone sont scindés dans une réaction chimique. L'hydrogène est disponible sous forme pure, le dioxyde de carbone est stocké dans des réservoirs ou des galeries souterraines (par exemple, des mines de sel désaffectées). De cette façon, l’hydrogène bleu peut être considéré comme largement neutre sur le plan climatique.
L'hydrogène turquoise
L'hydrogène turquoise est obtenu par un procédé très similaire à celui de l'hydrogène bleu : Par la pyrolyse du méthane, le gaz naturel est scindé dans un réacteur à haute température sous l'effet de la chaleur. L'hydrogène turquoise ne peut être considéré comme neutre en CO2 que si l'énergie du processus provient de sources renouvelables et si le carbone qui en résulte reste fixé à long terme.
L'hydrogène gris
L'hydrogène gris s’obtient comme de l'hydrogène bleu ou turquoise. La seule différence : Le CO2 produit est rejeté inutilisé dans l'atmosphère. Le rapport hydrogène-carbone dans le procédé de séparation est d'environ 1:10 – l'hydrogène gris est donc loin d'être respectueux du climat, il renforce même l'effet de serre.
De quelle manière peut-on utiliser l'hydrogène pour chauffer ?
Deux techniques, qui diffèrent totalement, peuvent actuellement être utilisées pour le chauffage à l'hydrogène : soit on construit sa propre petite centrale électrique au sous-sol, c’est le chauffage à pile à combustible comme il en existe déjà couramment au Japon, soit le réseau suisse de distribution de gaz mélange une certaine proportion d'hydrogène au gaz traditionnel pour utiliser le chauffage traditionnel à gaz d'une autre façon.
L’hydrogène en remplacement du gaz naturel dans les systèmes de chauffage
Le chauffage à pile à combustible
L’hydrogène en remplacement du gaz naturel dans les systèmes de chauffage
L’hydrogène en remplacement du gaz naturel dans les systèmes de chauffage
Dans cette forme de chauffage à l’hydrogène, ce dernier est injecté directement via le réseau de distribution de gaz existant dans un système de chauffage (chauffage à gaz à condensation). Car l'hydrogène peut aussi être utilisé pour le chauffage, tout comme le gaz naturel ou le biogaz. Il peut être utilisé à la fois sous forme pure ou en mélange avec le gaz conventionnel.
Le chauffage à pile à combustible
Le chauffage à pile à combustible
La pile à combustible est en quelque sorte une centrale électrique privée. Au lieu de brûler le gaz naturel de manière conventionnelle, la pile à combustible l’utilise pour une réaction thermodynamique : L'hydrogène contenu dans le gaz naturel entre en contact avec des molécules d'oxygène dans la pile à combustible. Ce processus génère de l'électricité d'une part et d'autre part de la chaleur utilisable. Une telle centrale de cogénération peut facilement couvrir les besoins basiques de chaleur et d’électricité d'une maison individuelle.
La technique des piles à combustible est déjà disponible sur le marché. Bien que le chauffage à pile à combustible n'ait pas encore vraiment percé en Suisse, il présente un grand potentiel. Au Japon, il est très populaire et déjà largement utilisé et encouragé par l'État.
Quels sont les avantages du chauffage à l'hydrogène ? Quels sont ses inconvénients ?
Le potentiel de cette technique est énorme. Vous trouverez ci-dessous les avantages et les inconvénients principaux du chauffage à l'hydrogène.
|Principaux avantages :||Principaux inconvénients :|
Combiner les chauffages à hydrogène vert
Un chauffage à combustion directe d’hydrogène à condensation, combiné à une installation solaire photovoltaïque, offre une perspective intéressante : Comme mentionné précédemment, l'hydrogène peut être produit par électrolyse. L’eau est décomposée en hydrogène et oxygène par le courant électrique, l’hydrogène produit est ensuite utilisé dans un système de chauffage. Si l'électricité nécessaire à ce processus provient d'une installation photovoltaïque, l'ensemble du système (photovoltaïque pour la production d'électricité, chauffage à l'hydrogène pour la production de chaleur) réalise un bilan écologique extrêmement avantageux.
Chauffer en respectant le climat grâce à l’hydrogène vert
Beaucoup de choses sont en cours, en développement et encore incertaines. Mais une chose est claire : L'hydrogène est porteur d’avenir, pas seulement dans le domaine du chauffage, en raison de son efficacité énergétique en tant que vecteur d'énergie et de sa capacité à réduire les émissions CO2. Le facteur décisif du succès de cette technique en Suisse dépend notamment de l’observation de ces exigences essentielles :
- Garantie de disponibilité de l'hydrogène vert pour toutes les applications
- Réduction des coûts de production d'hydrogène vert
- Réduction significative des coûts du système (chauffage) grâce à la production de quantités plus élevées
- Développement de la pile à combustible en une technique de chauffage à 100% neutre en CO2, fiable et à un prix abordable
- Soutient politique des nouvelles techniques, notamment le chauffage à l'hydrogène, par le biais de subventions, comme pour les pompes à chaleur ou le photovoltaïque
Vaillant encourage l'utilisation de l'hydrogène dans le secteur du chauffage
Chez Vaillant, nous encourageons l'utilisation de l'hydrogène dans le secteur du chauffage et travaillons sur des systèmes de chauffage fonctionnant à 100 % à l’hydrogène. Ainsi, dès 2021, nous effectuerons des séries de tests sur les appareils de chauffage muraux à l’hydrogène afin d’en assurer la maturité que réclame le marché. Le chauffage à l'hydrogène Vaillant réduit non seulement les émissions de CO2 à zéro, mais l'appareil peut en principe être exploité et employé de la même manière qu'un appareil à condensation à gaz habituel.
Nos systèmes à condensation à gaz de dernière génération sont déjà capables de brûler du gaz avec un rapport élevé d'hydrogène. Dans nos laboratoires, nous avons même réussi à tester avec succès un mélange contenant jusqu'à 30%. L'utilisation croissante d’hydrogène dans le réseau de gaz entraîne une fluctuation des qualités de gaz. Là aussi, nos appareils sont déjà préparés de manière optimale. La régulation de combustion IoniDetect « reconnait » automatiquement les différents types de gaz dans un réseau et s’y adapte. Elle est au cœur de notre nouvelle génération d’appareils à condensation à gaz comme l’ecoTEC exclusive.