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Demain, des bâtiments autonomes en énergie grâce à l’hydrogène

Le premier train à hydrogène au monde est entré en service commercial depuis peu en Allemagne. Très connu pour son impact sur les transports, l’hydrogène est moins célèbre pour sa faculté à alimenter des bâtiments en énergie. Comment et dans quelle mesure peut-on espérer des bâtiments plus autonomes énergétiquement grâce à l’hydrogène ?

Comment utiliser l’hydrogène pour rendre autonome un bâtiment ?

Il est déjà techniquement possible de produire de l'hydrogène dans les immeubles avec des panneaux solaires ou des éoliennes, afin d'apporter électricité et chaleur. Depuis 2017, l'immeuble Delta Green à Saint-Herblain, dans la périphérie nantaise, est d’ailleurs le premier bâtiment mixte qui fonctionne grâce à l'hydrogène et au solaire. Sur les toits des 8 000 m² de bureaux, logements et services se trouvent trois champs de panneaux photovoltaïques qui produisent de l'électricité. Le courant ainsi généré scinde la molécule d'eau (H20) en deux parties : l'hydrogène d'un côté, l'oxygène de l'autre. C'est l'électrolyse. Quant à l'hydrogène, lui peut être stocké dans une pile à combustible avant d'être réutilisé comme électricité.

« L'hydrogène permettra de répondre au problème de l'intermittence des énergies renouvelables, notamment parce qu'il offre une solution de stockage et de flexibilité, au service des infrastructures et des besoins thermiques des bâtiments, évitant ainsi des renforcements de réseaux » selon un rapport conduit par Nicolas Hulot, alors ministre de la Transition écologique et solidaire.

Comment optimiser l’utilisation de l’hydrogène ?

Il existe aujourd’hui trois manières de stocker l’hydrogène :

  • le stockage à haute pression sous forme gazeuse,
  • le stockage à très basse température sous forme liquide,
  • le stockage à base d’hydrures sous forme solide.

Mais la technologie de stockage n’est aujourd’hui pas assez aboutie pour espérer n’utiliser que de l’hydrogène pour alimenter un bâtiment.

« La solution, c'est d'associer différentes technologies pour optimiser l'alimentation d'un bâtiment à partir d'énergies locales. Nous pouvons mettre du panneau photovoltaïque, de la micro-hydraulique... des sources locales au plus proche. Dans tous les cas, le stockage n'a de sens que si nous pouvons faire du décalage de consommation. » estime Jean-Marie Bourgeais, de la start-up Powidian, qui a installé la station de production d'hydrogène dans l’immeuble Delta Green.

À l'échelle des maisons individuelles ou des TPE, les batteries sont efficaces la journée et permettent de couvrir la consommation des usagers. Mais, à l'échelle d'un immeuble, c'est insuffisant. C'est pourquoi il faut dans ce cas de l'énergie solaire autoconsommée, du surplus stocké en batterie et sous forme d'hydrogène, mais aussi du gaz naturel pour produire de l'énergie additionnelle. « Le bâtiment autonome est un bâtiment adulte qui a le choix entre acheter de l'électricité, du gaz, de la chaleur... ».

Quels impacts sur les TPE ?

On connaît l’hydrogène pour avoir révolutionné le secteur automobile. Il permet à de nombreuses TPE d’effectuer leurs livraisons ou leurs déplacements professionnels de manière plus verte.

L’hydrogène utilisé dans l’alimentation des bâtiments en énergie pourrait permettre à de nombreux commerces et entreprises de faire des économies conséquentes, notamment si l’hydrogène est couplé avec une autoconsommation énergétique photovoltaïque.

Demain des bâtiments, après-demain des quartiers entiers ?

« C'est possible dans des micro-quartiers ou dans des zones pavillonnaires, mais à condition de faire de la gestion intelligente. Par exemple, il faut éviter que tout le monde lance sa machine à laver au même moment » selon Jean-Marie Bourgeais.

FOCUS sur l’hydrogène

L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant de l'univers. Il s'agit d'un corps simple, gazeux, qui entre notamment dans la composition de l'eau. «Chaque molécule d'eau est le fruit de la combinaison entre 1 atome d'oxygène et 2 atomes d'hydrogène. On trouve aussi de l'hydrogène dans les hydrocarbures (pétrole et gaz) qui sont issus de la combinaison d'atomes de carbone et d'hydrogène», explique l'IFP énergie nouvelle (IFPEN), sur son site. L'hydrogène n'est pas une source d'énergie directe, mais plutôt un vecteur énergétique. Dans les transports il est par exemple utilisé dans une pile à combustible pour générer de l'énergie.

L'hydrogène n'existe pas à l'état pur. Pour le produire, il faut utiliser des procédés chimiques pour séparer l'hydrogène des éléments auxquels il est associé. Il faut pour cela une source d'hydrogène et une source d'énergie. L'hydrogène peut ainsi être fabriqué par «vaporeformage de gaz naturel, électrolyse de l'eau, gazéification et pyrolyse de la biomasse, décomposition thermochimique ou photochimique de l'eau, production biologique à partir d'algues ou de bactéries», énumère l'Ademe.

Pour en savoir plus sur l’hydrogène, retrouvez notre article sur l’hydrogène vert.