Hydrogène naturel et hydrogène décarboné

Explorer les ressources en hydrogène naturel et développer des technologies de production d’hydrogène bas-carbone.

Hydrogène naturel et hydrogène décarboné
Vision de la transition

Développer l’hydrogène bas-carbone et explorer de nouvelles ressources

L’hydrogène est aujourd’hui principalement utilisé comme matière première dans l’industrie et le raffinage. Il peut également contribuer à décarboner certains usages difficiles à électrifier directement, sous réserve que sa production émette peu de gaz à effet de serre.

Or l’hydrogène consommé dans le monde reste très largement produit à partir d’énergies fossiles. Parallèlement aux voies de production bas-carbone, l’hydrogène naturel, formé dans le sous-sol par différents phénomènes géologiques, fait aujourd’hui l’objet de recherches et de campagnes d’exploration pour déterminer son potentiel et ses conditions d’exploitation

En quelques chiffres :

Objectif : positionner la France comme leader européen de l'hydrogène décarboné (France 2030) 

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Deux chercheuses d'IFPEN en casque à lampe frontale installant un équipement de mesure dans une galerie souterraine

Faire progresser toute la chaîne de l’hydrogène bas-carbone

Le développement de l’hydrogène repose sur des voies complémentaires : réduire les émissions liées à sa production, évaluer de nouvelles ressources comme l’hydrogène naturel et disposer d’infrastructures adaptées à son transport et à son stockage.

Défis

  • réduire l’empreinte carbone de la production d’hydrogène
  • évaluer les ressources et l’exploitabilité de l’hydrogène naturel
  • comprendre son comportement dans le sous-sol
  • garantir la tenue des matériaux en présence d’hydrogène
  • développer et surveiller les capacités de transport et de stockage
  • évaluer les performances économiques et environnementales des différentes voies
     

IFPEN travaille sur l’exploration de l’hydrogène naturel, les voies de production bas-carbone et les conditions de transport et de stockage de l’hydrogène. Ses travaux contribuent à réduire les incertitudes et à éclairer les choix industriels et publics.


Lire l’avis d’expert sur l’hydrogène naturel

Solutions & innovations

Explorer, produire et stocker l'hydrogène

IFPEN développe des méthodes et des technologies pour évaluer les ressources en hydrogène naturel, réduire l’empreinte de certaines voies de production et préparer le transport et le stockage de l’hydrogène à grande échelle. Pour l’hydrogène naturel, ses modèles du sous-sol sont notamment adaptés avec Beicip-Franlab aux besoins de l’exploration

Un bref rappel pour comprendre

Tous les hydrogènes n’ont pas la même origine. L’hydrogène manufacturé doit être produit à partir d’une autre ressource, par exemple l’eau ou des molécules carbonées. L’hydrogène naturel se forme dans le sous-sol et constitue donc une ressource à explorer. Une fois disponible, l’hydrogène doit dans les deux cas pouvoir être transporté, stocké et utilisé dans des conditions maîtrisées.

Identifier et quantifier les ressources d’hydrogène naturel

Objectif : mieux comprendre les mécanismes de formation de l’hydrogène naturel et évaluer le potentiel des zones explorées.

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Modèle géologique 3D en couches colorées traversé par des puits

TemisFlow™

→ modélisation de la formation et de la migration de l’hydrogène à l’échelle du bassin

CooresFlow™

→ simulation des écoulements et des interactions avec les roches et les fluides

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Chercheuse en blouse consultant un document devant un écran affichant des données, dans un laboratoire

HYDROGEN-EVAL (en cours de validation)

→ analyse rapide des cinétiques et du potentiel de génération d’hydrogène des roches

Applications

  • identification des environnements géologiques favorables
  • quantification du potentiel des roches
  • réduction des incertitudes d’exploration

Modélisation et simulation du sous-sol

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Strates de roche sédimentaire ocre aux plis tourbillonnants

Comprendre le sous-sol pour mieux évaluer les ressources

L’exploration de l’hydrogène naturel demande de comprendre où il se forme, comment il migre et dans quelles conditions il peut s’accumuler. IFPEN adapte ses modèles du sous-sol à ces phénomènes pour représenter les bassins et les réservoirs susceptibles de contenir de l’hydrogène.

Voir la page de cette thématique

Réduire l’empreinte carbone de la production d’hydrogène

Objectif : développer ou améliorer des voies de production d’hydrogène à faibles émissions.

Solutions développées

  • captage du CO₂ associé à certaines voies de production à partir de gaz de synthèse
  • développement de procédés permettant de produire de l’hydrogène bas-carbone à partir de biomasse
  • recherche sur des électrocatalyseurs pour l’électrolyse PEM afin de réduire le recours à des matériaux coûteux

Applications

  • réduction des émissions associées à certaines voies de production
  • diversification des technologies de production bas-carbone

Captage, stockage et valorisation du CO₂

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Complexe industriel aux hautes cheminées, entouré de végétation verdoyante

Réduire les émissions de certaines voies de production d’hydrogène

Lorsque l’hydrogène est produit à partir de molécules carbonées, le captage du CO₂ peut réduire les émissions associées au procédé. IFPEN développe des technologies couvrant les différentes étapes du CCUS.

Voir la page de cette thématique

Transporter et stocker l’hydrogène à grande échelle

Objectif : mieux connaître le comportement de l’hydrogène dans les infrastructures et les stockages souterrains.

Solutions développées

  • étude de la tenue des métaux, polymères et composites en présence d’hydrogène
  • simulation des écoulements et des interactions dans les stockages souterrains (CooresFlow™)
  • étude du stockage en cavités salines et milieux poreux
  • détection d’éventuelles émissions d’hydrogène sur les sites et réseaux (Flair Suite)

Applications

  • meilleure évaluation de la durée de vie des matériaux
  • amélioration de la connaissance du comportement des stockages
  • surveillance des infrastructures et détection d’éventuelles fuites
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Canalisations industrielles vertes et métalliques sur un site de production
Impacts

Des résultats pour accompagner l’émergence de nouvelles voies hydrogène

Climat — mieux évaluer et réduire l’empreinte des différentes voies

  • Analyse du cycle de vie de la chaîne d’exploration et de production de l’hydrogène naturel pour en mesurer l’empreinte environnementale.
  • Développement de technologies de captage du CO₂ pour réduire les émissions de certaines voies de production d’hydrogène manufacturé.

Industrie — fournir de nouvelles méthodes d’exploration

  • Premières études de potentiel menées pour des industriels sur différentes zones géographiques.
  • Un nouvel outil d’analyse en cours de validation pour quantifier plus rapidement les cinétiques et le potentiel de génération d’hydrogène des roches (HYDROGEN-EVAL).
  • Des modèles du sous-sol adaptés à l’hydrogène naturel pour préparer l’évaluation des ressources et de leur exploitabilité.

Normes & standards — préparer les cadres de la future filière

  • Des méthodes d’évaluation des réserves et des risques discutées dans les travaux internationaux coordonnés par IFPEN.
  • Des recommandations sur l’adaptation des codes miniers, les infrastructures et le financement prévues dans les travaux de l’AIE sur l’hydrogène naturel.

Filière — rapprocher recherche et acteurs de l’exploration

  • 31 experts académiques et industriels de 16 pays réunis dans la Task internationale sur l’hydrogène naturel copilotée par IFPEN.
  • Un consortium industriel autour de HYDROGEN-EVAL, réunissant IFPEN, Vinci Technologies, Petrobras, CVA et Hyreveal.
  • Des échanges européens sur les conditions de développement de la filière, de la connaissance des ressources au cadre réglementaire et au financement.

Recherche & expertise

Une recherche multidisciplinaire sur l’hydrogène, du sous-sol aux infrastructures

IFPEN étudie les mécanismes de formation et de circulation de l’hydrogène naturel, son comportement dans les stockages souterrains et ses interactions avec les matériaux. Ces travaux associent expérimentation, caractérisation et modélisation à plusieurs échelles.

Des programmes dédiés à l’hydrogène naturel et décarboné

Projet AIDHY (PEPR H₂ décarboné)

→ développement d’outils d’aide à la décision pour des projets d’hydrogène décarbonés responsables  

Programme HydroGEMM

→ exploration des systèmes géologiques producteurs d’hydrogène 

HydroGEMM : les chercheurs se plongent dans l’hydrogène du sous-sol

Des projets collaboratifs pour lever de nouveaux verrous

Les recherches en cours portent notamment sur :

  • le comportement physico-chimique et environnemental de l’hydrogène stocké dans le sous-sol
  • la qualification du stockage souterrain à grande échelle
  • le développement de matériaux adaptés au transport et au stockage
  • la modélisation économique, sociale et géopolitique des voies de production
  • l’évaluation du potentiel de l’hydrogène naturel dans les trajectoires énergétiques européennes. 

Découvrir les projets collaboratifs

Comprendre la formation et le devenir de l’hydrogène naturel

Les recherches portent notamment sur :

  • les mécanismes géologiques de formation de l’hydrogène
  • sa migration dans le sous-sol
  • les interactions avec les roches et les micro-organismes
  • les conditions d’accumulation et de piégeage
  • l’évaluation des ressources, réserves et conditions d’exploitation. 

Lire la lettre IFPEN consacrée à l'hydrogène naturel 

Compétences scientifiques mobilisées

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Technicien en casque et gilet de sécurité pilotant un drone sur un terrain rocailleux

Géosciences et modélisation du sous-sol  Thermodynamique et modélisation moléculaire Physique du transfert et du transport Fluides complexes, colloïdes et matière condensée Science des surfaces, des interfaces et des matériaux Modélisation et simulation des systèmes Génie chimique et génie des procédés Méthodes numériques et optimisation Calcul haute performance  Analyse des systèmes énergétiques ?  Prospective et scénarisation

Accéder à toutes les compétences

Infrastructures et plateformes

  • Campagnes d’échantillonnage d’eaux, de gaz et de roches pour caractériser les environnements contenant de l’hydrogène.
  • Analyses de gaz, isotopies et gaz rares pour étudier l’origine et la circulation de l’hydrogène.
  • Dispositifs de microbiologie et de pétrophysique pour étudier les interactions entre hydrogène, micro-organismes et roches.
  • Microscopie, diffraction des rayons X et tomographie pour caractériser les propriétés des roches.
  • HYDROGEN-EVAL pour mesurer les cinétiques et le potentiel de génération d’hydrogène à partir d’échantillons de roches.
  • Outils de modélisation à l’échelle du bassin et du réservoir pour simuler la formation, la migration et le stockage de l’hydrogène.
  • Dispositifs d’essai sur les matériaux pour étudier leur comportement au contact de l’hydrogène

Accéder aux infrastructures

Formation

Former les compétences de la filière hydrogène

Formation académique

IFP School

Programme de Mastère spécialisé 
→ Hydrogen Project and Engineering

Formation professionnelle

IFP Training

Formations 
→ Hydrogène

Formation par la recherche

Thèses

Encadrement de x travaux de thèse sur l'hydrogène (à compléter)
→ Accéder au site des thèses

Utilité publique & tiers de confiance

Éclairer les politiques publiques et structurer la filière hydrogène

IFPEN met son expertise scientifique et économique au service des pouvoirs publics pour évaluer le potentiel de l’hydrogène naturel et les conditions dans lesquelles cette ressource pourrait être explorée et exploitée.

Évaluer le potentiel de l’hydrogène naturel en France

À la demande de la DGEC, IFPEN a coordonné avec une quinzaine d’experts français une étude sur les potentialités de l’hydrogène naturel.

Le rapport porte notamment sur :

  • l’état des connaissances scientifiques
  • l’identification des zones françaises à potentiel
  • les activités d’exploration et d’exploitation dans le monde
  • les conditions d’une exploration maîtrisée en France.

Hydrogène naturel : Découvrir le rapport remis au ministre en 2025

Contribuer aux cadres de référence internationaux

IFPEN copilote la Natural Hydrogen Task du TCP Hydrogène de l’AIE, réunissant 31 experts de 16 pays.

Les travaux portent notamment sur :

  • l’état de la recherche et de l’exploration
  • les méthodes d’évaluation des réserves
  • les risques et impacts environnementaux
  • les recommandations pour les codes miniers
  • les besoins en infrastructures et financement.

Mettre les enjeux en débat

IFPEN organise également des échanges entre recherche, industrie, pouvoirs publics et financeurs sur les conditions d’émergence de cette ressource.

  • Rendez-vous IFPEN de l’innovation 2024 sur le potentiel, les incertitudes, les freins industriels et les besoins de financement.
  • Séminaire européen 2026 à Bruxelles, organisé avec earth2 et la Région Nouvelle-Aquitaine, sur les ressources, le cadre réglementaire et le financement de la filière. 

Hydrogène naturel : Voir la synthèse et le replay du Rendez-vous IFPEN

 

Collaborer

Collaborer de la recherche au transfert industriel

IFPEN travaille avec des organismes de recherche et des acteurs industriels pour faire progresser les connaissances, développer et valider de nouvelles méthodes puis préparer leur utilisation par la filière.

FAQ

Foire aux questions

Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquentes. 
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Contact

Yannick Peysson

Yannick Peysson

Program Manager: "Energy Storage and Management" and "Sustainable Uses of the Subsurface for the Energy Transition"