Hydrogène vert ou gris : quel avenir pour le carburant ?

Hydrogène vert vs hydrogène gris : l’enjeu caché

L’hydrogène est souvent présenté comme la solution énergétique du futur, mais tous les hydrogènes ne se valent pas. L’hydrogène gris, produit à partir d’énergies fossiles, soulève des questions environnementales majeures. À l’inverse, l’hydrogène vert, issu d’énergies renouvelables, promet une alternative propre. Cet article explore ces deux filières, leurs enjeux cachés et leur rôle dans la transition énergétique mondiale.

Michel Duar

19 août 2025

6 min de lecture

Qu’est-ce que l’hydrogène gris ? Processus et impact environnemental

L’hydrogène gris est aujourd’hui la forme la plus courante d’hydrogène produit à l’échelle industrielle. Il est principalement fabriqué à partir de combustibles fossiles, notamment le gaz naturel, via un procédé appelé reformage à la vapeur (Steam Methane Reforming - SMR). Ce procédé consiste à faire réagir du méthane (CH4) avec de la vapeur d’eau à haute température (environ 700-1 000 °C) pour produire de l’hydrogène (H2) et du dioxyde de carbone (CO2).

Techniquement, le reformage à la vapeur se déroule en deux étapes majeures :

  • La réaction entre le méthane et la vapeur produit du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène.
  • Le monoxyde de carbone réagit ensuite avec de la vapeur d’eau pour produire du dioxyde de carbone et de l’hydrogène supplémentaire.
Cette méthode est efficace pour extraire de grandes quantités d’hydrogène, ce qui explique son utilisation massive dans l’industrie chimique et pétrolière.

Cependant, l’impact environnemental de l’hydrogène gris est important. Le procédé génère une quantité significative de gaz à effet de serre, principalement du CO2, qui contribue directement au réchauffement climatique. En effet, pour chaque kilogramme d’hydrogène produit par reformage, environ 9 à 12 kilogrammes de CO2 sont émis dans l’atmosphère. Ce bilan carbone élevé limite fortement l’intérêt de l’hydrogène gris dans une stratégie de lutte contre le changement climatique.

De plus, la dépendance aux combustibles fossiles pose un problème d’épuisement des ressources et de sécurité énergétique. Le gaz naturel, utilisé comme matière première, est soumis à des fluctuations de prix et à des enjeux géopolitiques qui peuvent rendre la production d’hydrogène gris moins stable et moins durable à long terme.

Il est important de noter que certaines technologies tentent de réduire l’impact de l’hydrogène gris via la captation et stockage du carbone (CCS). Ce procédé vise à piéger le CO2 émis avant qu’il ne soit libéré dans l’atmosphère, pour le stocker dans des formations géologiques profondes. Toutefois, cette solution reste coûteuse, techniquement complexe, et n’est pas encore déployée à grande échelle.

En résumé, l’hydrogène gris représente aujourd’hui une solution de production rapide et économiquement avantageuse, mais son empreinte carbone élevée et sa dépendance aux énergies fossiles font peser un lourd impact environnemental, qui freine sa place dans un futur énergétique durable.

L’hydrogène vert : une alternative propre et prometteuse

L’hydrogène vert est produit par un procédé totalement différent de celui de l’hydrogène gris. Sa production repose sur l’électrolyse de l’eau, un processus qui utilise un courant électrique pour séparer les molécules d’eau (H2O) en hydrogène (H2) et oxygène (O2). Ce procédé est considéré comme propre à condition que l’électricité utilisée provienne de sources d’énergie renouvelables telles que l’éolien, le solaire, l’hydraulique ou la géothermie.

L’électrolyse est divisée en plusieurs technologies, parmi lesquelles les plus répandues sont :

  • Électrolyse alcaline : la plus mature et la plus utilisée, elle fonctionne avec un électrolyte alcalin et offre un bon rendement à coût modéré.
  • Électrolyse PEM (Proton Exchange Membrane) : plus récente, cette technologie permet une meilleure flexibilité opérationnelle et une densité énergétique plus élevée, mais reste encore coûteuse.
  • Électrolyse à haute température : utilisant la chaleur et l’électricité, elle est encore en phase de développement, mais promet une meilleure efficacité énergétique.

L’un des principaux avantages de l’hydrogène vert est qu’il est exempt d’émissions directes de CO2 lors de sa production. Contrairement à l’hydrogène gris, il ne génère pas de gaz à effet de serre, ce qui en fait une solution clé dans la lutte contre le changement climatique. De plus, il contribue à décarboner plusieurs secteurs difficiles à électrifier, comme l’industrie lourde, la chimie, et les transports longue distance.

Toutefois, la production d’hydrogène vert est aujourd’hui limitée par plusieurs facteurs. Le coût de l’électricité renouvelable reste un élément déterminant : même si les prix de l’éolien et du solaire ont fortement baissé ces dernières années, l’électrolyse demeure énergivore et coûteuse. Par ailleurs, le développement des infrastructures nécessaires pour stocker, transporter et distribuer l’hydrogène vert est encore en cours, ce qui freine son déploiement à grande échelle.

Enfin, la production d’hydrogène vert nécessite un équilibre précis entre la demande énergétique et la capacité de production renouvelable. Cela implique une planification rigoureuse des réseaux électriques et un développement massif des énergies renouvelables, pour éviter que la production d’hydrogène ne provoque une surcharge du réseau ou une concurrence avec d’autres usages.

Malgré ces défis, l’hydrogène vert est largement perçu comme une solution durable, capable d’assurer une transition énergétique propre et efficace. De nombreux projets pilotes et investissements massifs dans le monde témoignent de l’engouement croissant pour cette technologie.

Comparaison énergétique : efficacité et coûts entre hydrogène vert et gris

La comparaison entre l’hydrogène vert et l’hydrogène gris repose principalement sur deux critères clés : l’efficacité énergétique du processus de production et le coût de revient de l’hydrogène. Ces éléments conditionnent la viabilité économique et environnementale de chaque méthode.

Sur le plan énergétique, le reformage à la vapeur utilisé pour produire l’hydrogène gris présente un rendement global situé entre 65 % et 75 %. Ce rendement correspond à la quantité d’énergie contenue dans l’hydrogène par rapport à l’énergie initialement contenue dans le gaz naturel. En revanche, la production d’hydrogène vert par électrolyse a un rendement généralement plus faible, compris entre 60 % et 70 %, selon la technologie d’électrolyse utilisée et la qualité de l’électricité fournie.

Il est important de noter que bien que l’hydrogène gris soit légèrement plus efficace en termes de rendement, ce calcul ne prend pas en compte les émissions de CO2 générées, ce qui représente un coût environnemental important non quantifié dans ces chiffres.

Concernant les coûts, l’hydrogène gris reste aujourd’hui le plus compétitif grâce à l’abondance et au prix relativement bas du gaz naturel, avec un coût moyen situé entre 1 et 2 euros par kilogramme. Ce prix inclut les coûts de production et les infrastructures associées, mais ne tient pas compte des coûts externes liés aux émissions polluantes.

À l’inverse, l’hydrogène vert est encore plus coûteux, principalement en raison du prix élevé des électrolyseurs et du coût de l’électricité renouvelable. Actuellement, le coût de production peut varier entre 4 et 7 euros par kilogramme, voire plus selon les régions et la maturité des technologies employées. Cependant, ces coûts tendent à diminuer rapidement grâce aux progrès technologiques, à l’augmentation de la capacité de production renouvelable et aux économies d’échelle.

Critère Hydrogène Gris Hydrogène Vert
Procédé de production Reformage à la vapeur de méthane (SMR) Électrolyse de l’eau avec électricité renouvelable
Rendement énergétique 65 % - 75 % 60 % - 70 %
Coût moyen actuel (€ / kg) 1 - 2 € 4 - 7 €
Émissions directes de CO2 Environ 9-12 kg CO2 / kg H2 Quasi nul (selon la source d’électricité)
Disponibilité Large, infrastructure mature Limitée, en développement
Dépendance énergétique Gaz naturel (ressource fossile) Énergies renouvelables

En résumé, bien que l’hydrogène gris soit aujourd’hui plus économique et légèrement plus efficace, il est fortement pénalisé par son impact environnemental. L’hydrogène vert, quant à lui, représente un investissement à plus long terme avec un potentiel important de réduction des coûts et des émissions, dans un contexte où la transition énergétique est devenue une priorité mondiale.

Questions fréquentes

Quelle est la principale différence entre l’hydrogène gris et l’hydrogène vert ?

L’hydrogène gris est produit à partir de combustibles fossiles avec émission de CO₂, tandis que l’hydrogène vert est fabriqué par électrolyse de l’eau avec de l’électricité renouvelable, sans émission directe.

Pourquoi l’hydrogène vert est-il plus coûteux que l’hydrogène gris ?

Parce que l’électrolyse est énergivore et dépend du coût élevé de l’électricité renouvelable et des équipements, contrairement au reformage à la vapeur plus mature et moins cher.