L’hydrogène pur (à 98 % ou plus) est un vecteur énergétique encore peu produit et utilisé. Mais il suscite un intérêt croissant pour la décarbonation de plusieurs usages et secteurs à condition d’être produit à partir de procédés faiblement émetteurs en gaz à effets de serre, tels que l’électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité à faible contenu carbone. Très léger et présent en faibles quantités à l’état naturel, l’hydrogène utilisé doit faire l’objet d’une production et est actuellement obtenu principalement à partir de combustibles fossiles. Il est considéré comme un vecteur énergétique secondaire, comme l’électricité ou la chaleur vendue.
Une production totale de près de 200 000 tonnes
L’hydrogène pur peut être produit pour être commercialisé, produit par des entreprises, qu’elles soient du secteur de l’énergie ou non, pour leur usage propre ou encore produit de manière fatale, c’est-à-dire sans être réutilisé directement, dans des processus industriels.
En 2022, l’hydrogène est commercialisé par une dizaine d’unités légales en France. La production vendue d’hydrogène pur s’élève à 63 000 tonnes (soit 2,1 TWh).
Malgré le développement de projets de production d’hydrogène bas-carbone, l’hydrogène pur commercialisé en 2022 provient encore très majoritairement de procédés émetteurs de CO2. L’essentiel des quantités (90 %) est obtenu à partir du gaz naturel (méthane) à travers le vaporeformage et l’oxydation partielle. Un procédé de capture et stockage du carbone est néanmoins utilisé pour 40 % de cet hydrogène produit par transformation du gaz naturel. L’électrolyse est encore très peu utilisée (pour 10 %) pour la production de quantités significatives. Au sein de l’électrolyse, le procédé chlore-soude, qui génère les plus grandes quantités, concerne un nombre très restreint de producteurs commercialisant l’hydrogène produit.
134 000 tonnes (soit 4,5 TWh) d’hydrogène pur sont également produites par des entreprises (énergétiques ou non) pour leur usage propre (il ne fait pas l’objet d’une vente) ou produites de manière fatale dans des processus industriels, c’est-à-dire sans être réutilisées directement, que ce soit à des fins énergétiques ou non énergétiques.
Sur ces 134 000 tonnes, 52 000 tonnes d’hydrogène pur (soit 1,7 TWh) sont produites par les sites de raffinage de pétrole en 2022. Le reformage catalytique des produits pétroliers en produit 27 % et le reste est issu du vaporeformage de gaz naturel. Lorsque les gaz contenant de l’hydrogène, produits par les sites de raffinage de pétrole, ne sont pas épurés, ces gaz sont pris en compte dans les statistiques de l’énergie en tant que produits pétroliers (gaz de raffineries) et ne sont pas comptabilisés en tant qu’hydrogène pur (voir sources et méthodes). Les cokeries déclarent, pour leur part, ne produire que des mélanges de gaz contenant de l’hydrogène (des gaz de cokeries, classés comme produit du charbon dans le bilan) qu’elles n’épurent pas.
Les 82 000 tonnes restantes, soit 2,8 TWh en 2022, sont produites par les industriels hors branche énergie, dans la chimie essentiellement, et sont utilisées pour leurs besoins propres (autoconsommation).
Ressources d’hydrogène pur en 2022
En milliers de tonnes
Sources : EACEI ; EAPE ; enquête auprès des raffineurs. Calculs SDES
Des échanges extérieurs encore très limités
Le stockage et le transport de l’hydrogène sont encore très peu développés en raison de l’absence d’infrastructures conséquentes (sites de stockage et réseaux de transport) et d’enjeux spécifiques pour ce vecteur (faible densité, risques d’explosion ou de fuites).
Les sites de production sont implantés à proximité des sites de consommation. Les importations d’hydrogène sont par conséquent encore très limitées (1 000 tonnes) tout comme les exportations (700 tonnes).
Des usages centrés sur le raffinage de pétrole, la fabrication d’engrais, et la production de chaleur
Les usages de l’hydrogène (acheté ou autoconsommé) sont principalement la désulfurisation des produits pétroliers (dans le processus de raffinage) pour 20 000 tonnes (0,7 TWh), la production de chaleur des bâtiments industriels et des sites de raffinage (61 000 tonnes, 2,1 TWh) et les usages non énergétiques (66 000 tonnes, soit 2,2 TWh), concentrés pour 98 % dans le secteur de la chimie. L’hydrogène est notamment utilisé pour la fabrication d’engrais.
La production d’électricité et la mobilité sont encore très peu concernées en 2022 par ce vecteur (10 000 tonnes pour la mobilité). Utilisé sous forme liquide depuis plusieurs décennies pour propulser Ariane, l’hydrogène fait toutefois l’objet d’investissements pour la mobilité lourde, en particulier sous la forme de carburants de synthèse dans l’aviation et le transport maritime. L’hydrogène est actuellement utilisé de manière très marginale dans le transport fluvial et le transport routier (quelques bus et véhicules particuliers avec des piles à hydrogène). Les stations de recharge sont principalement implantées en Normandie, Île-de-France, Auvergne-Rhône-Alpes et près de Nantes.
Les pertes et mélanges s’élèvent à près de 40 000 tonnes, soit 1,3 TWh. L’essentiel (37 000 tonnes) provient des quantités produites par les raffineries qui ne sont pas utilisées pures ou vendues et sont considérées alors comme mélangées.
Usages d’hydrogène pur en 2022
En milliers de tonnes
Sources : EACEI ; EAPE ; enquête auprès des raffineurs. Calculs SDES
Sources et méthodes
Les estimations s’appuient sur plusieurs sources administratives et enquêtes existantes :
- enquête annuelle de production (EAP) conduite par l’Insee pour les quantités produites commercialisées ;
- enquête sur la consommation dans l’industrie (EACEI) de l’Insee, pour la consommation dans les établissements industriels hors branche énergie (dont production pour autoconsommation) ;
- enquête auprès des raffineries du SDES qui retrace les ressources en hydrogène et les emplois avec un détail des modes de production et des usages ;
- enquête annuelle sur la production d’électricité (EAPE) du SDES, pour la consommation d’hydrogène pour la production d’électricité ;
- données douanières de la Direction générale des douanes et droits indirects (DGDDI) pour les échanges extérieurs.
Une première enquête auprès des sites producteurs d’hydrogène (EAPH, enquête annuelle sur la production d’hydrogène) a été réalisée en 2023. Elle permet de connaître les quantités par mode de production et d’estimer la consommation d’énergie pour sa production. Les sites commercialisant l’hydrogène ont été ciblés pour cette première édition.
Les quantités d’hydrogène utilisées pour la mobilité sont ici estimées par solde, faute d’informations précises et homogènes. Les quantités relatives aux usages énergétiques des raffineries et aux mélanges ou pertes sont déduites des autres informations déclarées.
L’hydrogène étant encore très peu produit et utilisé, il peut être moins bien mesuré et déclaré, surtout lorsqu’il est coproduit et n’est pas fabriqué pour être vendu. En outre, dans le cas des estimations au travers d’enquêtes par sondage, des erreurs liées à l’échantillonnage peuvent exister. Ces erreurs peuvent être importantes au regard des quantités estimées. Enfin, l’ensemble des établissements fabriquant de l’hydrogène n’est pas connu de manière certaine. Les estimations présentées dans cette publication sont amenées à être consolidées avec les avancées du dispositif de suivi.
Les ordres de grandeur présentés ici sont différents des évaluations réalisées par France Hydrogène et l’Institut français du pétrole et énergies nouvelles (IFPEN) car seul l’hydrogène pur est retracé. L’hydrogène faisant partie de mélanges de gaz est exclu même s’il est majoritaire dans leur composition.
Auteur : Virginie ANDRIEUX, SDES
Données
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