Les besoins en eau de l’électrolyse font l’objet d’un état des lieux de l’ADEME intitulé « L’eau, ressource pour la filière hydrogène : état des lieux des enjeux ». Consommation nette, prélèvement et refroidissement y désignent des grandeurs différentes, que cet article présente séparément, chacune avec le périmètre que le document lui donne.
Les faits
Le document et sa présentation
Le sujet relève du champ des énergies du futur, dont l’hydrogène est l’une des filières. Il est ici abordé par l’entrée de l’eau : combien la production d’hydrogène en consomme, combien elle en prélève, et quelle place y tient le refroidissement.
D’après la fiche de la librairie de l’ADEME, le document est rattaché au Pôle Infrastructures et Hydrogène, Service Décarbonation de l’Industrie et Hydrogène. Sa présentation indique que l’état des lieux analyse l’importance stratégique de la ressource en eau comme composante essentielle de la production d’hydrogène.
Le texte intégral est disponible dans le rapport d’expertise au format PDF. Les citations qui suivent en reprennent les termes, avec la rubrique du document où elles figurent.
Consommation nette, prélèvement, refroidissement : les définitions
Dans le glossaire du rapport, la consommation nette est définie comme l’eau qui est prise à l’environnement et qui n’est pas restituée. Le prélèvement y est défini comme l’eau totale qui est prise à l’environnement ou au réseau et qui comprend l’eau consommée et l’eau rendue à l’environnement ou au réseau.
Le refroidissement de l’électrolyseur apparaît dans le résumé comme un poste d’usage d’eau : « Le refroidissement de l’électrolyseur est le second poste majeur d’usage d’eau et se trouve potentiellement plus important que la production elle-même, pouvant monter jusqu’à 38 L/kg H2 en consommation et 50 L/KgH2 en prélèvements si un refroidissement en tour évaporative est choisi. »
Électrolyse : la consommation nette
Le résumé retient que la consommation nette d’un électrolyseur est d’environ 10 L d’eau purifiée /kg H2 (9 L/kg H2 en stœchiométrique et 1 L/kg H2 de pertes). Les familles d’électrolyseurs alcalin, PEM et SOEC font l’objet d’un comparatif distinct sur Orelni Énergie.
Dans son développement technique, le rapport écrit : « La consommation nette théorique d’un électrolyseur est de 9 Litres H2O/kgH2, les valeurs données par les constructeurs ainsi que les premiers retours d’exploitation d’électrolyseurs en France sont plutôt proches de 10 Litres H2O/kgH2 (du fait des diverses sources de fuite, évaporation …) ».
Le même passage donne, en première approximation 200 L/h d’eau « pure » consommée par mégawatt d’électrolyseur, soit 2m3/h pour un électrolyseur de 10 MW.
Électrolyse : le prélèvement, hors refroidissement
Pour le prélèvement, le résumé indique : « La valeur de prélèvement (hors refroidissement) est donc variable (généralement de 14 à 20 L /kg H2) en fonction des spécifications de qualité d’eau pour le rejet (plus ou moins grand besoin de diluer l’eau saumâtre) ».
Le développement technique rapporte que « Les premiers retours d’expérience mentionnés précédemment affichent des prélèvements équivalents au double de la consommation nette (i.e. ~ 22 L/KgH2), ce qui est également en phase avec les indications des constructeurs ». Il ajoute : « Les constructeurs sont en réalité capables de descendre à des prélèvements de 12 ou 13 L/KgH2 mais les eaux rejetées sont dans ce cas quatre fois plus concentrées en minéraux et il n’est donc pas possible de la rejeter facilement ».
Sur la salinité du rejet, le rapport précise que 2 g/L donne un bon ordre d’idée de limite de salinité généralement admise dans les réseaux d’effluents.
Le refroidissement dans les retours d’expérience
Sur l’origine du besoin de refroidissement, la partie technique indique que la température de fonctionnement des électrolyseurs se situe entre 40°C et 90°C, ces derniers dégageant de la chaleur en fonctionnement, il convient de l’évacuer pour rester dans cette gamme.
Pour les tours adiabatiques, le rapport écrit : « Les premiers retours d’expérience d’électrolyseurs fonctionnant avec des tours adiabatiques donnent des prélèvements de 35 L/kgH2 production d’hydrogène incluse, soit environ 13 L/kgH2 consacrés au refroidissement ».
Les valeurs du rapport, ligne par ligne
| Thème | Ce que dit le document | Document |
|---|---|---|
| Consommation nette : définition | l’eau qui est prise à l’environnement et qui n’est pas restituée | ADEME, glossaire du rapport |
| Prélèvement : définition | l’eau totale qui est prise à l’environnement ou au réseau et qui comprend l’eau consommée et l’eau rendue à l’environnement ou au réseau | ADEME, glossaire du rapport |
| Électrolyseur : consommation nette | d’environ 10 L d’eau purifiée /kg H2 | ADEME, résumé du rapport |
| Électrolyseur : prélèvement hors refroidissement | généralement de 14 à 20 L /kg H2 | ADEME, résumé du rapport |
| Refroidissement en tour évaporative | pouvant monter jusqu’à 38 L/kg H2 en consommation et 50 L/KgH2 en prélèvements si un refroidissement en tour évaporative est choisi | ADEME, résumé du rapport |
| Tours adiabatiques : premiers retours d’expérience | des prélèvements de 35 L/kgH2 production d’hydrogène incluse, soit environ 13 L/kgH2 consacrés au refroidissement | ADEME, partie technique du rapport |
| Vaporeformeur : consommation nette théorique | 4,5 Litres H2O/kgH2 | ADEME, partie technique du rapport |
| Hypothèses moyennes du rapport | (consommation : 15 L/ kgH2 ; prélèvement : 30 L/ kgH2) | ADEME, conclusion du rapport |
Mise en perspective
Électrolyse et vaporeformage : ce que dit le résumé
Pour l’électrolyse et le vaporeformage, le résumé du rapport écrit : « L’électrolyse est plus économe en eau que le vaporeformage sans CCS si un refroidissement sec ou adiabatique est utilisé. » Il ajoute : « Les données relevées dans cette note indiquent que les volumes les plus importants sont mobilisés dans le cas d’une production d’H2 par vaporeformage + CCS1 et de l’électrolyse avec refroidissement en tour évaporative. »
Pour le vaporeformage, la partie technique indique que la consommation nette théorique d’un vaporeformeur est de 4,5 Litres H2O/kgH2. Elle poursuit : « A l’instar de l’électrolyse, la consommation réelle en eau du procédé de vaporeformage est plus grande du fait de la purification d’eau nécessaire au fonctionnement de la chaudière, du besoin de refroidissement mais aussi de la consommation de l’unité de capture du CO2 formé. »
Les leviers de refroidissement
Le rapport décrit successivement les modes de refroidissement. Pour la voie sèche, il écrit : « La voie sèche emploie des aéroréfrigérants et utilise donc l’air ambiant et ne consomme pas d’eau. » À propos des tours adiabatiques : « Les tours adiabatiques sont considérées comme un hybride sec/humide car elles consistent en un refroidissement par condensation de l’eau en circuit fermé. » Et sur les tours évaporatives : « Les tours évaporatives sont les technologies les moins chères et les plus efficaces mais consomment une grande quantité d’eau. »
Sur la taille des unités, le résumé précise : « Le refroidissement à sec est possible mais il est plus adapté aux petites unités de production, car elles nécessitent moins de puissance de refroidissement. »
Les hypothèses moyennes de la conclusion
La conclusion indique que les hypothèses moyennes utilisées dans le présent document (consommation : 15 L/ kgH2 ; prélèvement : 30 L/ kgH2) prennent en compte ce poste de consommation important. Elle indique aussi que ces hypothèses mènent à des besoins de 43 Mm3 de consommation (soit 37,7 % de la consommation de l’industrie en 2022) et 86 Mm3 de prélèvements (soit 3,6 % des prélèvements de l’industrie en 2022) pour le même volume de 95 TWh d’H2.
Le cadre de l’électrolyse en France
Le projet de décret ICPE relatif à l’électrolyse, soumis à avis, est présenté dans un article séparé. Les couleurs que l’on donne à l’hydrogène selon son mode de production sont détaillées dans l’article consacré aux couleurs de l’hydrogène.
Impact concret : ce que le rapport dit de la ressource en eau
Une ressource présentée comme stratégique
La présentation du document indique que l’état des lieux analyse l’importance stratégique de la ressource en eau comme composante essentielle de la production d’hydrogène.
La qualité de l’eau rejetée
Le résumé indique que la valeur de prélèvement hors refroidissement varie en fonction des spécifications de qualité d’eau pour le rejet (plus ou moins grand besoin de diluer l’eau saumâtre). La partie technique ajoute que les constructeurs sont capables de descendre à des prélèvements de 12 ou 13 L/KgH2 mais les eaux rejetées sont dans ce cas quatre fois plus concentrées en minéraux et il n’est donc pas possible de la rejeter facilement.
Une gestion de l’eau variable selon les lieux et les saisons
Le rapport décrit la gestion de l’eau en ces termes : « La gestion de l’eau est complexe en ce qu’elle est une question à forte variabilité locale et temporelle (type et quantité d’eau, cycle annuel, usages locaux, …). » Dans le résumé, il situe la criticité à l’échelle du site : « L’évaluation de la criticité de l’approvisionnement en eau a peu de sens à l’échelle nationale, c’est une problématique unique à chaque site qui doit être abordée au cas par cas. »
Perspectives
Les valeurs d’eau d’un projet d’électrolyse se rapportent chacune à une grandeur précise : consommation nette, prélèvement hors refroidissement, ou refroidissement. Le résumé du rapport situe le refroidissement comme le second poste majeur d’usage d’eau.
Pour la criticité, le rapport renvoie à chaque site : c’est une problématique unique à chaque site qui doit être abordée au cas par cas. Les chiffres moyens de la conclusion sont présentés dans le document comme des hypothèses moyennes utilisées dans le présent document.
L’eau n’est qu’une des dimensions d’un projet d’électrolyse. Le coût de l’hydrogène vert en 2026 est analysé dans un autre article, de même que l’hydrogène dans l’industrie et la sélection des candidatures ADEME pour l’hydrogène électrolytique.
Sources officielles
- ADEME — rapport d’expertise sur l’eau comme ressource de la filière hydrogène (PDF)
- ADEME — fiche de la librairie consacrée à l’état des lieux des enjeux
Questions fréquentes
Quelle différence entre consommation nette et prélèvement d’eau ?
Dans le glossaire du rapport, la consommation nette est l’eau qui est prise à l’environnement et qui n’est pas restituée. Le prélèvement est défini comme l’eau totale qui est prise à l’environnement ou au réseau et qui comprend l’eau consommée et l’eau rendue à l’environnement ou au réseau.
Que dit le rapport du refroidissement des électrolyseurs ?
Le résumé du rapport indique : « Le refroidissement de l’électrolyseur est le second poste majeur d’usage d’eau et se trouve potentiellement plus important que la production elle-même ». La partie technique indique que la température de fonctionnement des électrolyseurs se situe entre 40°C et 90°C, ces derniers dégageant de la chaleur en fonctionnement, il convient de l’évacuer pour rester dans cette gamme.
Peut-on évaluer la criticité de l’eau à l’échelle nationale ?
Le résumé du rapport écrit : « L’évaluation de la criticité de l’approvisionnement en eau a peu de sens à l’échelle nationale, c’est une problématique unique à chaque site qui doit être abordée au cas par cas. »
