Comme illustré en Figure 59,le choix du moyen utilisé pour assurer le transport de l’hydrogène dépend du débit consommé et de la distance entre les sites producteurs et consommateurs.
Figure 59. Optimum économiques de moyens de transport de l’hydrogène en fonction du débit consommé et de la distance entre les sites producteur et consommateur [8]
La lecture de ce graphique permet de dégager clairement trois tendances majeures sur le transport de l’hydrogène. En premier constat, il ressort qu’au-delà d’une distance de 500 km, il est préférable d’opter pour une production sur site. Si la distance est moindre, un acheminement de l’hydrogène par pipeline (gazoduc) est l’approche la plus économique dès lors que le débit consommé dépasse les 300 Nm3/h.
Enfin, pour des quantités utilisées comprises entre 50 et 300 Nm3/h et des distances allant de 50 à 400
km, le trailer liquide parait plus approprié.
A noter que le transport par pipeline est systématiquement avantageux lorsque la distance entre sites producteur et consommateur est inférieure à 50 km alors qu’il faut favoriser la production d’hydrogène sur site pour les faibles débits consommés associée à une distance supérieure à 100 km.
En dehors des trois tendances présentées, il mérite d’être signalé que le transport d’hydrogène gazeux semble avoir été écarté. En effet, la faible densité de l’hydrogène gazeux se traduit par une densité énergétique volumique basse c’est pourquoi la quantité d’énergie mobilisée par le transport est supérieure à la quantité d’énergie transportée (Voir paragraphe 5.2.2).
5.2.1 Transport par gazoduc
Ce paragraphe dresse un rappel des caractéristiques du transport de l’hydrogène par gazoduc présentées dans le mémento de l’Hydrogène ALPHEA-AFH2 [248].
L’utilisation de gazoducs pour assurer le transport de l’hydrogène gazeux est aujourd’hui largement répandue par plusieurs milliers de kilomètres de pipelines en acier classique en exploitation à travers le monde, notamment dans le nord de l’Europe (Voir Figure 60). La technique est ainsi parfaitement maîtrisée mais des recherches se poursuivent afin de trouver des solutions permettant de réduire la fragilisation des structures et développer des techniques de compression plus performantes.
Figure 60. Réseaux pipelines d’Air Liquide du Nord de l'Europe [248]
La canalisation a généralement un diamètre de 100 mm et une pression qui peut aller jusque 100 bars. En termes de rendement, le gazoduc est le meilleur moyen de transporter de l’hydrogène gazeux sur des moyennes distances puisque la dépense d’énergie associée pour un acheminement de 150 km s’élève seulement à 1,4 % du pouvoir énergétique de l’hydrogène transporté. Cette quantité d’énergie est consommée par les pompes à haute pression placées le long du réseau.
En France, le réseau de pipeline cumule un peu plus de 300 km et correspond aux zones de forte activité chimique. Le plus grand réseau est celui du Nord de la France (Figure 60) qui relie la France à la Belgique et représentant 164 km sur la partie française. La capacité du réseau de pipeline nord européen est estimée à 1 200 million Nm3 /an [6].
Les autres réseaux en France sont de plus petites dimensions [6] : - Dunkerque : réseau Air Liquide de 14 km,
- Moselle : réseau Air Liquide de 37 km,
- Rhône : réseau de la Vallée de la chimie dans l’Est lyonnais : 57 km. Le pipeline a une capacité d’environ 36 000 Nm3/h ; il fonctionne à une pression de 35 bars sur Lyon, puis 100 bars en dehors de la zone fortement urbanisée.
- Bouche du Rhône : réseau de 42 km, - Le Havre : réseau de 4,4 km.
Par ailleurs, il serait possible d’utiliser le réseau de distribution du gaz naturel afin de transporter l’hydrogène gazeux en respectant toutefois certaines limites. Ainsi, le transport du mélange gaz naturel/hydrogène dans les proportions de 8/1 à 9/1 pourrait se faire sans aucune modification ou bien avec des modifications mineures du réseau. Une teneur en hydrogène supérieure impliquerait, quant à elle, de procéder au changement des installations de compression.
5.2.2 Transport par la route
Ce paragraphe présente une synthèse des résultats du bilan énergétique de la distribution de l’hydrogène présenté dans une fiche AFHYPAC dédiée [249]. Le transport par la route représente près de ¼ de l’hydrogène marchant en Europe. A titre d’exemple, Air liquide a effectuées 4 700 livraisons par trailer en France en 2011.
Le développement de cette voie d’approvisionnement est limité par la capacité massique de transport de l’hydrogène. En raison du poids élevé des réservoirs haute pression et de la faible densité de l’hydrogène, un camion semi-remorque standard de 20 tonnes transporte 320 kg soit 10 fois moins d’hydrogène que de méthane et près de 80 fois moins d’hydrogène que d’essence. A titre d’ordre d’illustration, un rapide calcul montre qu’au bout de 500 km environ, l’énergie dépensée est équivalente à celle transportée.
Des développements sont en cours sur des trailers à 400 bars ce qui devrait améliorer l’efficacité énergétique global de la distribution.
En conséquence, le transport d’hydrogène liquide emmenant une quantité cinq fois plus importante avec le même véhicule semble acceptable. Ces véhicules peuvent transporter jusqu’à 3,5 tonnes d’hydrogène liquide soit 10 fois plus qu’en stockage par compression. Il faut néanmoins préciser que le transport sous forme liquide par camion est plutôt réservé à des applications nécessitant des quantités moindres, comme l’industrie électronique.