Efficacité de bout en bout dans les bâtiments urbains : Comparaison du potentiel pérenne du chauffage urbain et des sources de chaleur à l’hydrogène

Alors que l’urbanisation s’intensifie dans le monde entier, chauffer efficacement les bâtiments de nos villes, responsables de 28 % de toutes les émissions mondiales de CO2 liées à l’énergie, est une tâche essentielle. Cela soulève la question : Quels sont les systèmes d’approvisionnement en chaleur les plus souples, les plus économes en énergie et les plus respectueux du climat ? L’hydrogène est positionné comme un vecteur d’énergie pérenne capable de décarboner les systèmes énergétiques urbains. Cet article affirme toutefois que, malgré le potentiel de l’hydrogène pour fournir un chauffage propre, il existe des inconvénients majeurs en matière d’efficacité, et qu’en fin de compte, l’énergie urbaine est nettement plus efficace et a une empreinte environnementale beaucoup plus faible à court et à long terme.

Infrastructure, efficacité et résilience : Pourquoi comparons-nous les fournitures de chaleur à base d’hydrogène à l’énergie urbaine basse température ?

La décarbonation peut être réalisée de nombreuses manières. Cependant, différentes approches ont des coûts, des effets environnementaux et des impacts sur l’efficacité énergétique différents, des paramètres intrinsèquement liés dans un système d’approvisionnement appliqué. En d’autres termes, plus le rendement d’un système est élevé, plus les coûts d’exploitation, l’impact environnemental et les besoins en énergie primaire d’un système sont faibles. La clé pour atteindre une efficacité énergétique élevée est de minimiser le nombre de processus de conversion d’énergie qui se produisent dans un système et d’adapter l’énergie fournie à la qualité d’énergie requise. C’est particulièrement important lorsque l’on considère les demandes de chauffage des bâtiments, qui sont des demandes énergétiques qui ne nécessitent pas d’énergie de haute qualité.

L’Hydrogen Council, une organisation de lobbying pour les principaux producteurs de pétrole et de gaz, promeut l’hydrogène comme un moyen viable et rentable de décarboner l’approvisionnement en chaleur des bâtiments actuellement chauffés au gaz naturel, en réutilisant l’infrastructure de gaz naturel existante plutôt que de développer de nouvelles infrastructures.

Bien que l’idée de réutiliser les réseaux de gaz naturel soit en effet attrayante, des recherches ont montré que la plupart des composants des réseaux de gaz naturel existants ne sont pas capables de faire face à une forte concentration d’hydrogène dans l’approvisionnement en gaz. En effet, le mélange maximal autorisé d’hydrogène dans l’approvisionnement en gaz en 2020 ne pouvait être trouvé en France qu’à 6 %. En raison de cette incompatibilité, une rénovation approfondie de l’infrastructure existante de gaz naturel, des lignes de transport aux installations de gaz des utilisateurs finaux, serait nécessaire pour permettre un déploiement généralisé de l’hydrogène.

Une alternative à l’approvisionnement en chaleur à base d’hydrogène dans les zones urbaines pourrait être le chauffage urbain moderne à basse température, une infrastructure conçue pour distribuer la chaleur produite de manière centralisée à un ou plusieurs endroits via un réseau de tubes.

Dans cet article, nous comparons l’hydrogène bleu et vert avec le chauffage urbain pour les demandes de chauffage des bâtiments en fonction de deux paramètres clés : l’intensité énergétique et le potentiel de réchauffement climatique (PRG). L’industrie de l’hydrogène promeut l’hydrogène bleu comme une solution de transition. Par conséquent, cet article considère le chauffage urbain bleu (à base de gaz naturel) comme une alternative de transition. Cette comparaison de bout en bout de la chaîne énergétique des deux types différents de vecteurs énergétiques met en évidence les grandes inefficacités associées à la fabrication d’un vecteur énergétique de haute qualité, l’hydrogène, pour des demandes énergétiques de faible qualité. Étant donné que les deux solutions d'approvisionnement visent à répondre à un besoin fondamental en satisfaisant les exigences de chauffage des bâtiments, et que les deux nécessitent la construction d'infrastructures étendues, un effet de verrouillage à long terme doit être pris en compte. Cela signifie qu’il est particulièrement important de classer par ordre de priorité l’efficacité énergétique afin de minimiser à la fois l’empreinte environnementale et le coût de la mise en place de futurs systèmes d’énergie renouvelable.