Hydrogène naturel et hydrogène décarboné

Comprendre le potentiel de l’hydrogène dans la transition énergétique

L’hydrogène est un gaz pouvant être utilisé comme vecteur énergétique pour produire de l’électricité, alimenter des procédés industriels ou décarboner certains transports. Il présente l’avantage de ne pas émettre de CO₂ lors de sa combustion.

Aujourd’hui, la production mondiale d’hydrogène repose majoritairement sur des ressources fossiles, avec une empreinte carbone élevée. Le développement d’un hydrogène décarboné constitue donc un enjeu majeur pour réduire les émissions de l’industrie et des systèmes énergétiques.

En quelques chiffres :

• Jusqu’à 24 % des besoins énergétiques mondiaux couverts d’ici 2050 (IEA / Hydrogen Council) 
• Jusqu’à 6 milliards de tonnes de CO₂ pourraient être évitées chaque année grâce au développement de l’hydrogène décarboné
• 42 % d’hydrogène renouvelable dans l’industrie européenne d’ici 2030, puis 65 % en 2035 (RED III) 

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

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Structurer une filière hydrogène décarbonée

Parmi les voies explorées, l’hydrogène naturel - présent naturellement dans le sous-sol et produit par certains phénomènes géologiques - suscite un intérêt croissant comme ressource énergétique primaire bas-carbone complémentaire des autres modes de production d’hydrogène.

Le développement de l’hydrogène décarboné repose donc sur plusieurs leviers complémentaires : production bas-carbone, exploration de nouvelles ressources comme l’hydrogène naturel, développement des infrastructures de transport et de stockage, et réduction des coûts industriels. 

Cela implique de :

• Identifier et caractériser les ressources en hydrogène naturel
• Développer des solutions de production d’hydrogène bas-carbone
• Sécuriser les infrastructures de transport et de stockage
• Structurer une filière industrielle et réglementaire 

IFPEN développe des outils de modélisation, d’exploration et d’analyse pour accompagner l’émergence d’une filière hydrogène naturel et décarboné  et éclairer les décisions publiques et industrielles.

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

Développer les connaissances scientifiques sur l’hydrogène du sous-sol

Fort de ses travaux exploratoires depuis plus d’une décennie, IFPEN est considéré comme l’un des pionniers au niveau mondial dans le domaine de l’hydrogène naturel. 

Ses équipes développent des approches de modélisation, de simulation et d’analyse pour comprendre les mécanismes de formation, de migration et de stockage de l’hydrogène dans le sous-sol.

Structurer la recherche sur l’hydrogène décarboné

Les travaux s’inscrivent dans des programmes structurants visant à accompagner l’émergence de la filière hydrogène. 
 

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PEPR HYDROGENE

Projet AIDHY 

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

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Programme HydroGEMM

→ exploration des systèmes géologiques producteurs d’hydrogène 

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

Ces programmes permettent de relier recherche amont, modélisation et applications industrielles.

Comprendre les mécanismes de formation et de migration

Les recherches portent sur l’origine, la formation et les dynamiques de circulation de l’hydrogène dans le sous-sol.

• Identification des sources d’hydrogène naturel 
• Analyse des mécanismes de migration vers la surface 
• Étude des interactions avec les systèmes géologiques

Objectif : mieux cibler les zones d’exploration et réduire les incertitudes géologiques

Étudier les interactions avec les milieux et les matériaux

L’hydrogène interagit fortement avec les roches et les matériaux utilisés dans les infrastructures.

• Simulation moléculaire appliquée au stockage géologique
• Étude des interactions hydrogène / roches / matériaux
• Analyse du comportement des matériaux en conditions réelles

Objectif : sécuriser le stockage et garantir l’intégrité des infrastructures 

La simulation moléculaire au service du stockage géologique de l’hydrogène

Compétences scientifiques mobilisées

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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

• Dispositifs expérimentaux pour l’étude des roches et des matériaux 
• Plateformes de modélisation du sous-sol 
• Outils de simulation multi-échelle
• Technologies d’analyse rapide comme HYDROGEN-EVAL pour mesurer le potentiel de génération d’hydrogène naturel des roches
• Dispositifs expérimentaux pour l’étude des matériaux et des interactions hydrogène et matériaux  pour le transport et le stockage de l’hydrogène.

Accéder aux infrastructures

Éclairer les politiques publiques et structurer la filière hydrogène

IFPEN agit comme tiers de confiance scientifique pour accompagner les pouvoirs publics et les industriels sur les enjeux liés à l’hydrogène naturel et à l’hydrogène décarboné.

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