Changer le monde un pas à la fois avec l’hydrogène québécois

Quand les bottines ne suivent pas les babines.

Alexandre Gontier | Le Délit

Déjà presque 30 ans se sont écoulés depuis la signature de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques. Cet accord, signé par 165 pays en 1992, avait comme objectif de diminuer nos émissions de gaz à effet de serre afin de prévenir des perturbations climatiques, tel que mentionné dans le rapport officiel.

Presque 25 ans plus tard, 195 pays ont signé l’Accord de Paris. Presque 25 ans plus tard, nous pouvions aussi dire que nous avions augmenté nos émissions dans une proportion d’approximativement 40%, au lieu de les diminuer. L’objectif, tel que mentionné à l’article 4 de l’Accord de Paris, demeurait sensiblement le même : diminuer nos émissions de gaz à effet de serre dans les meilleurs délais. On pourrait dire que peu de choses ont changé, hormis l’urgence d’agir.

En effet, depuis la première révolution industrielle, notre espèce a sévèrement perturbé les cycles naturels du carbone, du méthane, ainsi que d’autres gaz ayant la capacité d’emprisonner les rayonnements infrarouges émis par notre planète. Cette énergie, ne pouvant s’échapper dans l’espace, entraîne une augmentation de la température à l’intérieur de notre atmosphère.

Cependant, contrairement à la croyance populaire, ce n’est pas qu’un problème de volonté politique : le problème est extrêmement plus complexe que l’on pense. Certains secteurs, tels que ceux du transport maritime et aérien, ainsi que celui de l’industrie lourde, ne peuvent pas actuellement utiliser nos technologies les plus populaires exploitant des énergies renouvelables. En effet, des technologies telles que la batterie au lithium sont trop lourdes pour faire voler des avions commerciaux. De plus, ce ne sont pas toutes les technologies du secteur de l’industrie lourde qui peuvent fournir avec constance des niveaux de chaleur dépassant le cap des 1 400 degrés Celsius, température nécessaire pour produire du ciment : ces prérequis ne peuvent pas être atteints avec une combinaison de batteries, panneaux solaires et éoliennes.

« L’hydrogène peut être considéré comme une solution intéressante à plusieurs de nos problèmes liés aux limitations physiques de la décarbonisation de certains secteurs »

La complexité du problème nécessite des solutions créatives. L’hydrogène peut être considéré comme une solution intéressante à plusieurs de nos problèmes liés aux limitations physiques de la décarbonisation de certains secteurs. Dans mon dernier article paru au Délit, j’ai mentionné comment l’hydrogène mérite fort probablement sa place au sein d’une transition verte éventuelle que nous souhaiterions entreprendre. Explorons maintenant la possibilité de produire à grande échelle ce combustible au Québec !

La chimie opère entre le Québec et l’hydrogène

L’hydrogène est un combustible qui, contrairement à la batterie au lithium, possède l’une des propriétés clés des combustibles fossiles : il est extrêmement léger par rapport aux quantités d’énergie qu’il fournit. Cependant, à ce jour, 99,3% de la production d’hydrogène autour du globe est considérée comme « grise » ou « noire » : c’est-à-dire qu’elle résulte de procédés émettant eux-mêmes des gaz à effet de serre, tel que le reformage du méthane à la vapeur. Remplacer des combustibles fossiles par de l’hydrogène produit avec de telles sources ne nous avance donc pas à grand-chose, en pratique.

Il existe cependant un autre procédé pour produire de l’hydrogène, soit l’électrolyse de l’eau. En utilisant des technologies exploitant l’énergie renouvelable, il est possible de reformer nos molécules d’eau (H2O) en molécules séparées de dioxygène (O2) et de dihydrogène (H2) tout en émettant très peu de gaz à effet de serre ! Toutefois, ce processus est très demandant en énergie : il nécessite 2 238 MWh d’énergie pour produire approximativement 46 600 kg d’hydrogène. Cette quantité d’hydrogène relâcherait, lors de sa combustion, l’énergie nécessaire pour effectuer un voyage de 10 heures dans un avion ayant la taille, le poids ainsi que la vitesse de croisière d’un Boeing 747 (1 552,5 MWh). Cette quantité d’énergie tirée de l’hydrogène produite, nécessaire à la propulsion hypothétique d’un bolide transportant au-delà de 500 passagers outre-mer, est une quantité d’énergie non négligeable.

« Certains secteurs, tels que ceux du transport maritime et aérien, tout comme celui de l’industrie lourde, ne peuvent pas actuellement utiliser nos technologies les plus populaires qui permettent d’exploiter des énergies renouvelables »

Cependant, le 2 238 MWh, utilisé lors de la production d’hydrogène nécessaire pour effectuer un tel vol d’avion, est une quantité d’énergie suffisante pour subvenir aux besoins énergétiques de plus de 120 maisons québécoises moyennes pendant un an. Il est raisonnable de croire que la majorité des États et provinces nord-américains, où une grande part de l’énergie produite émet des gaz à effet de serre, prioriserait la décarbonisation de leur réseau électrique avant de produire de l’hydrogène. C’est une façon plus efficace de décarboniser son économie : tu en as plus pour ton énergie !

Le Québec présente toutefois une situation assez particulière : nous produisons déjà 98% de notre électricité à partir de sources renouvelables. Nos émissions de gaz à effet de serre proviennent principalement du secteur du transport ainsi que celui de l’industrie. Cela tombe bien puisqu’en date d’aujourd’hui, la combustion de l’hydrogène est jugée comme l’alternative la plus envisageable pour remplacer les combustibles fossiles dans les processus industriels nécessitant de hautes températures. Le secteur du transport pourrait aussi éventuellement être décarbonisé avec une combinaison de densification urbaine, de système de transport amélioré ainsi que d’un déploiement de véhicules à batterie au lithium. Si le Québec augmentait davantage sa production d’énergie renouvelable, on pourrait donc presque utiliser entièrement notre surplus d’énergie (il en faudrait, entre autres, davantage dans notre réseau électrique pour alimenter une éventuelle flotte de véhicules à batterie) afin de produire de l’hydrogène !

Alexandre Gontier | Le Délit

Quelle quantité d’hydrogène propre ?

Quelle quantité d’énergie serions-nous capables de produire au Québec à des fins de production d’hydrogène ? Faisons une rapide analyse de trois domaines énergétiques québécois pour avoir une idée de l’ordre de grandeur dans lequel il serait possible de produire cet intrigant combustible.

Tout d’abord, il est raisonnable de supposer, selon des études d’efficacité énergétique effectuées au Canada, que nous pouvons réduire notre consommation d’énergie de 28% dans l’ensemble de nos bâtiments, ainsi que de 12% dans l’ensemble de nos procédés industriels, simplement en modernisant nos infrastructures de façon appropriée. En nous fiant aux plus récentes données de consommation d’énergie par secteur au Québec, nous constatons qu’il serait théoriquement possible de sauver une quantité d’énergie suffisante pour alimenter plus de 2 200 000 maisons québécoises en énergie.

Par la suite, il y aurait davantage d’opportunités d’exploiter une des grandes richesses québécoises : l’immense quantité de rivières qui coulent sur l’ensemble du territoire. Selon un rapport effectué par F. Pierre Gingras, ingénieur industriel ayant travaillé plus de 31 ans sur des projets hydroélectriques, il serait techniquement possible d’augmenter notre production hydroélectrique annuelle d’approximativement 7 580 GWh (équivalant à la consommation de 400 000 maisons québécoises), en construisant des barrages, entre autres, sur la rivière Gatineau. Cela est sans compter l’entrée en service de la centrale Romaine‑4 en 2022, qui ajoutera annuellement un autre 2 146,2 GWh à notre capacité de production d’énergie hydroélectrique.

Le Québec est aussi doté d’un bon potentiel éolien : aujourd’hui, 5,3% de notre électricité est produite à partir de l’énergie du vent, en grande majorité exploitée à proximité du fleuve Saint-Laurent. Selon un rapport technique de 2010, le Québec pourrait réalistement tripler sa production d’énergie éolienne actuelle : cela créerait assez de nouvelle énergie pour alimenter annuellement plus de 3 800 000 maisons québécoises.

« Selon un rapport technique de 2010, le Québec pourrait réalistement tripler sa production d’énergie éolienne actuelle : cela créerait assez de nouvelle énergie pour alimenter annuellement plus de 3 800 000 maisons québécoises ! »

Cependant, puisqu’il serait insensé de produire de l’hydrogène afin de décarboniser, entre autres, des avions effectuant des voyages intercontinentaux pendant que des véhicules roulant sur nos routes brûlent encore de l’essence, il serait important de prendre en compte le coût énergétique de la décarbonisation du système de transport québécois. Combien d’électricité serait consommée approximativement par l’ensemble de nos véhicules, de la Honda Civic du voisin jusqu’à la déneigeuse du quartier, s’il fallait qu’elle se convertisse à la batterie au lithium ? Avec une combinaison des données compilant le nombre et le type des véhicule sur nos routes, leur consommation énergétique, leur kilométrage annuel moyen ainsi que quelques calculs mathématiques dont je vais avoir la décence de vous épargner, on peut en arriver à la conclusion qu’électrifier notre réseau du transport accaparerait  approximativement 30% de nos surplus énergétiques. On a tendance à l’oublier, mais recharger une flotte de plusieurs millions de véhicules électriques tous les soirs, c’est très énergivore !

Webmestre, Le Délit | Le Délit

Hydro-Québec vient aussi tout juste de signer un contrat de 25 ans avec l’État de New York afin de lui fournir une partie de notre énergie renouvelable. Cette énergie, qui va remplacer de l’énergie produite à partir de combustibles fossiles, aura un impact positif sur la production de gaz à effet de serre ; cependant, elle ne pourra pas être utilisée à des fins de production d’hydrogène.

Les résultats sont compilés dans le tableau ci-dessus. En effet, avec un plan audacieux, le Québec pourrait assez réalistement utiliser annuellement autour de 75 000 GWh pour produire de l’hydrogène « vert », ce qui équivaut à plus de 1,5 million de tonnes de cet élément. Cette production se rajouterait à celle de l’usine d’électrolyse bâtie tout récemment à Varennes, qui produit déjà de l’hydrogène servant à la transformation de déchets en biocarburant. Étant donné que seulement 0,7% des 60 millions de tonnes d’hydrogène (donc 0,42 million de tonnes) produites annuellement autour du globe peuvent être considérées comme carboneutres, le Québec se positionnerait immédiatement comme un joueur clé dans une éventuelle transition énergétique. En effet, si demain matin, notre plein potentiel énergétique était exploité à des fins de production d’hydrogène « vert », nous en produirions presque quatre fois plus que le reste du monde. L’hydrogène, se transportant très bien en hydrogénoduc, pourrait être exporté à plusieurs endroits en Amérique du Nord.

Après les fleurs, le pot

Cependant, il serait malhonnête de montrer uniquement le bon côté de la médaille. Nos technologies exploitant l’énergie renouvelable ne sont pas sans impact, et il est crucial de prendre en considération les conséquences de tels projets.

La société d’État Hydro-Québec affirme avec fierté qu’elle travaille en collaboration avec les communautés autochtones dans tous ses projets. Un barrage construit en aval du barrage Gouin sur la rivière Saint-Maurice, par exemple, devrait aussi être avantageux pour la communauté Wemotaci située dans la région. Toutefois, il ne peut pas être tenu pour acquis que tout projet potentiel serait approuvé. En effet, en analysant les enjeux derrière la construction du barrage du Site C en Colombie-Britannique, il ne peut non plus être tenu pour acquis que tout projet sera entamé dans le respect des droits des peuples autochtones.

Les projets éoliens ne sont pas non plus les bienvenus partout au Québec : en Montérégie, les citoyens de plusieurs municipalités se sont levés afin d’empêcher la construction d’un parc éolien dans leur région. En entrevue avec Radio-Canada, les maires de plusieurs villes ont exprimé leur désarroi vis-à-vis la possibilité de devoir accommoder de gros projets industriels sur leurs terres agricoles. Malgré le bon potentiel éolien de la région, le projet a été relocalisé en 2018, montrant qu’il n’est pas toujours possible de faire avancer certains projets qui semblent être une bonne idée sur papier.

En matière d’énergie renouvelable, le Québec possède un potentiel enviable. Nous sommes parmi les rares endroits au monde qui sont en mesure de produire de l’énergie carboneutre au-delà de nos besoins, et cela, sans avoir à changer radicalement notre mode de vie. Produire de l’hydrogène au Québec pourrait amener son lot de bénéfices à l’international, notamment pour les secteurs du transport maritime ou aérien. L’enjeu reste cependant délicat : jusqu’à quel point les Québécois seraient-ils prêts à courir le risque d’inonder leurs terres avec des barrages ou d’accepter des turbines géantes dans leurs voisinages afin de prévenir les effets néfastes des changements climatiques ? À contrecœur, nous réalisons qu’il est impossible d’obtenir le beurre et l’argent du beurre. 


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