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Les Chroniques CLIC®: Un futur propulsé à l’hydrogène ? La voie vers une énergie plus propre
A la fois renouvelable, propre, efficace et non toxique, l’hydrogène a tous les attributs pour être la forme d’énergie durable parfaite. Pourtant, cela n’a pas décollé aussi bien que d’autres énergies renouvelables. Pourquoi ? L’instabilité, le coût et le stockage sont des motifs fréquemment avancés. Mais au Royaume-Uni1, en Allemagne2 et au Japon3, les gouvernements veulent à présent déterminer si l’utilisation de l’hydrogène peut réduire les émissions de carbone. Le recours à l’hydrogène pourrait contribuer à la décarbonisation des économies, une transition cruciale pour favoriser l’avènement d’un modèle économique CLIC® c’est-à-dire circulaire, efficient, inclusif et propre (acronyme anglais de circular, lean, inclusive and clean).
Gaznat encourage le progrès dans l’utilisation de l’hydrogène. Basée en Suisse romande, cette société s’est fait un nom dans la fourniture et le transport de gaz naturel. Mais elle a également démontré son engagement à assurer un mix énergétique neutre en carbone d’ici 2050 à travers son action pour développer de nouvelles technologies. Elle est en particulier active dans le secteur « Power-to-gas », un procédé qui permet de stocker sous forme d’hydrogène les excédents d’électricité produite par des énergies renouvelables.
Nous nous sommes entretenus avec son Directeur général, René Bautz, au sujet de l’avenir de l’hydrogène.
Comment l’énergie issue de l’hydrogène va-t-elle évoluer au cours de la décennie à venir et comment le public et les investisseurs la verront-ils émerger au quotidien ?
L’hydrogène est un vecteur énergétique utilisé depuis de nombreuses années. En vue d’atteindre la neutralité des émissions carbone, c’est-à-dire zéro émission nette de gaz à effet de serre liée aux activités humaines à l’horizon 2050, l’hydrogène a de nombreuses qualités intrinsèques, notamment l’absence de pollution et de rejet de CO2 lors de son utilisation, qui en font un atout important dans la transition énergétique. De nouvelles technologies de production par électrolyse (où les substances ioniques sont décomposées en substances plus simples grâce au courant électrique) ou thermolyse (décomposition chimique par la chaleur) sont actuellement développées pour limiter les émissions, mais elles sont encore chères et complexes à mettre en œuvre à large échelle.
Mais grâce à la multiplication de nouvelles installations telles que le « Power-to-gas»4, une réduction des coûts par effet d’échelle est attendue. Le marché actuel de l’hydrogène est estimé à environ 120 million de tonnes par an, essentiellement pour des applications industrielles (raffinage du pétrole, production d’ammoniac et de méthanol par exemple). Cela représente environ 2% de la demande totale mondiale en énergie primaire, soit une valeur de marché de 132 milliards d’euros (en tenant compte du fait que cette production provient essentiellement d’énergies fossiles). Le développement de nouvelles applications, notamment dans le domaine de la mobilité et de l’industrie, pourrait augmenter ces parts de marché. En outre, l’injection d’hydrogène dans les réseaux de gaz naturel pourrait également contribuer à développer l’utilisation de ce vecteur d’énergie à plus large échelle. Selon IRENA5, le potentiel de production d’hydrogène vert (sans émissions de CO2, à partir d’énergies renouvelables) est estimé à 140 millions de tonnes en 2050, ce qui correspond à la consommation annuelle (équivalent en énergie primaire) du Japon. En cas de baisse importante des coûts de production et de transport, l’hydrogène pourrait même couvrir 18% des besoins énergétiques finaux en 2050, selon l’Hydrogen Council.
Quels sont les principaux problèmes que présente l’hydrogène pour une adoption à large échelle ?
Le premier défi lié à l’utilisation à large échelle de cette énergie est son coût. Des efforts importants doivent être consentis pour améliorer l’efficacité de la production de l’hydrogène et réduire les coûts des équipements et de la logistique. Aujourd’hui, la production d’hydrogène par électrolyseur est cinq fois plus chère que le prix de la molécule de gaz naturel achetée sur le marché. Un autre défi est celui de la logistique. L’hydrogène se caractérise par une forte densité énergétique massique et par une faible densité volumique. De ce fait, l’hydrogène doit être comprimé à haute pression pour réduire son volume. L’hydrogène peut également être liquéfié pour le transport à -253 °C. C’est une température bien plus basse à celle du gaz naturel liquéfié (-163 °C). De nouvelles technologies sont développées pour le stockage, notamment des procédés par absorption basés sur les hydrures métalliques.
Le grand public est-il conscient des avantages offerts par l’hydrogène ?
Lorsque l’on mentionne l’hydrogène au niveau de la population, on pense souvent soit à la bombe thermonucléaire à hydrogène, soit au dirigeable Hindenburg qui a explosé en 1937 à Lakehurst, dans le New Jersey. Ces événements ont été très médiatisés et ont marqué les esprits. Toutefois, les technologies modernes liées à l’hydrogène telles que les électrolyseurs, les piles à combustible ou les installations de remplissage sont encore très peu connues du grand public, de même que les bénéfices que l’on peut tirer de cette énergie sur le plan environnemental.
Quel est le pays précurseur en matière de recherche et de progrès dans ce secteur ?
Un certain nombre de pays ont pris la mesure de l’importance stratégique de développer une économie basée en partie sur l’hydrogène. Le Japon est par exemple précurseur dans ce domaine et a publié sa stratégie hydrogène en 2017. Il souhaite développer sa production basée sur l’hydrogène bleu, c’est-à-dire produit à partir d’énergie fossile mais avec capture du CO2, ainsi que l’hydrogène vert, créé à partir d’énergies renouvelables par électrolyse. Les Jeux olympiques de Tokyo devraient être la vitrine du développement de ces technologies japonaises soutenues par les grands groupes industriels du pays tels que Toyota, Honda ou Mitsubishi. Le Japon s’est rapproché d’autres pays, tels que l’Australie, pour produire et importer une part de l’hydrogène nécessaire à cette transformation. Dans le cadre de sa stratégie du « Green Deal », l’Europe estime qu’un quart de toutes les énergies renouvelables pourraient être utilisées pour produire de l’hydrogène renouvelable entre 2030 et 2050. L’Allemagne et la France ont décidé de renforcer leur coopération dans le domaine de l’hydrogène et de développer la production à grande échelle d’électrolyseurs pour décarboner les sites industriels. La Californie relance également son programme hydrogène avec le développement de 1000 stations de remplissage d’hydrogène d’ici 2030 pour alimenter environ 50’000 véhicules. La Suisse souhaite également tester l’usage de l’hydrogène, notamment dans le domaine du trafic lourd avec une flotte de 1600 camions sud-coréens. En outre, plusieurs projets de développement dans le domaine du Power-to-gas sont en cours de planification ou de construction.
Que pensez-vous de la génération verte d’hydrogène produit à partir d’énergies renouvelables ? Quels sont les défis et les opportunités ?
La lutte contre le changement climatique nécessitera la production d’hydrogène vert, c’est-à-dire de l’hydrogène créé à partir de sources renouvelables (par électrolyse ou par vaporeformage à partir du biométhane). Aujourd’hui, l’hydrogène produit en Europe est à plus de 78% de l’hydrogène gris, produit à partir d’énergie fossile et non décarboné. La production d’hydrogène faiblement carboné représente moins de 1% de la production totale. La production d’hydrogène vert est extrêmement coûteuse (de l’ordre de EUR 150/Mwh), par rapport à un prix du gaz naturel de EUR 16/Mwh sur le marché au comptant. Toutefois, la Commission européenne a présenté un plan ambitieux de développement de l’hydrogène vert à l’horizon 2030. L’hydrogène vert ne pourra se développer qu’avec le soutien de programmes incitatifs et la réduction des coûts par effet d’échelle (baisse des coûts d’investissement et gains d’efficacité).
Quelles industries profiteront de l’utilisation de l’hydrogène selon vous ? Comment voyez-vous des secteurs traditionnels comme la sidérurgie et l’industrie manufacturière s’adapter à l’hydrogène ?
L’hydrogène vert ou décarboné est un des moyens pour réduire les émissions des segments très émetteurs tels que les cimenteries, la sidérurgie ou la chimie. Il permet notamment de fournir de l’énergie pour les processus à haute température. Dans le domaine de la mobilité, l’hydrogène pourrait apporter une contribution non négligeable, surtout dans les applications intensives et lorsqu’une bonne autonomie (longs trajets) est nécessaire, notamment pour les trains, les véhicules commerciaux et le transport longue distance. L’aviation s’intéresse également à l’hydrogène. Airbus a dévoilé sa stratégie pour faire voler un avion commercial à hydrogène en 2035. Il sera probablement nécessaire d’utiliser de l’hydrogène liquide pour obtenir une densité énergétique suffisante.
Quelle est l’importance des soutiens des pouvoirs publics pour accroître l’utilisation de l’hydrogène et atteindre les économies d’échelle nécessaires pour la croissance du secteur ?
Le développement d’une économie énergétique basée sur l’hydrogène est d’abord un enjeu industriel. Toutefois, un cadre clair est nécessaire de la part des pouvoirs publics pour lever les incertitudes sur les investissements à venir. Dans le cadre du rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) pour la réunion du G20 au Japon en 2019, cinq points ont été définis pour soutenir la montée en puissance de l’hydrogène : d’abord il faudra planifier des objectifs à moyen et long terme avec des plans de route pour le développement de l’hydrogène, puis il faudra susciter la demande pour aider à la montée en puissance avec des règlementations claires. Ensuite, il conviendra de limiter les risques d’investissement avec une politique de subvention claire, des garanties de risque, une certification d’origine cohérente, etc. Après, il faudra soutenir les projets R&D (recherche & développement) et pilotes et l’échange d’expériences. Enfin, il sera nécessaire d’harmoniser les normes et d’éliminer les barrières au négoce. Cette stratégie en cinq points reste valable aujourd’hui.
1 https://www.ft.com/content/0c8d3e67-fb6c-4a74-b941-2fa8697d751c
2 https://www.cleanenergywire.org/factsheets/germanys-national-hydrogen-strategy
3 https://www.ft.com/content/c586475e-7260-11e9-bf5c-6eeb837566c5
4 Power-to-gas : le Power-to-gas permet de stocker, sous forme d’hydrogène ou de méthane de synthèse, les excédents d’énergies renouvelables. Il est interconnecté entre les réseaux électriques et de gaz naturel.
5 https://www.irena.org/
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