Introduction

Le rebond économique après le COVID-19 a entraîné des changements dans la dynamique du secteur énergétique et a déclenché des flambées des prix des matières premières telles que le pétrole et le gaz, entre autres. Le conflit en cours entre la Russie et l’Ukraine a entraîné des perturbations dans la chaîne d’approvisionnement et a entraîné une augmentation encore plus importante des prix de l’énergie et des inquiétudes en matière de sécurité énergétique entre les pays. Cependant, ce défi a ouvert la porte au monde pour évoluer vers des sources d’énergie à faibles émissions de carbone, durables et propres, l’hydrogène et d’autres sources d’énergie renouvelables afin de garantir leurs besoins énergétiques et d’être indépendant en termes de dépendance à l’égard de la nécessité d’importer de l’énergie.

Un autre aspect de l’évolution rapide du paysage énergétique pourrait être la nécessité croissante de décarboner les secteurs en raison du scénario de changement climatique. Les gouvernements et les entreprises se concentrent sur des objectifs de décarbonation ambitieux pour atteindre l’objectif de zéro émission nette. À l’avenir, le mix énergétique devrait s’orienter vers les énergies renouvelables et les énergies propres comme l’hydrogène. D’ici 2050, la demande d’électricité devrait tripler, et l’hydrogène et les carburants à base d’hydrogène devraient augmenter leur part de marché en raison de l’augmentation de la demande et de la décarbonation.

La demande mondiale d’énergie devrait augmenter de 25 à 30 % d’ici 2040. Les économies dépendantes du charbon et des combustibles fossiles émettront davantage de CO2, aggravant ainsi la situation du changement climatique. Mais décarboner la planète suggère un scénario différent d’ici 2050, où l’énergie sera plus durable, abordable et efficace, tirée par des énergies propres comme l’hydrogène vert.

Types d'hydrogène

La classification de l'hydrogène peut varier en fonction des méthodes de production, entraînant des catégories telles que le gris, le bleu, le vert et parfois des couleurs non conventionnelles comme le rose, le jaune ou le turquoise. Cependant, il est important de noter que les conventions de dénomination spécifiques peuvent différer d’un pays à l’autre et évoluer au fil du temps.

L’hydrogène vert se distingue comme le seul type d’hydrogène produit par des moyens neutres pour le climat, ce qui en fait un acteur crucial dans les efforts mondiaux visant à atteindre l’objectif de zéro émission nette d’ici 2050.

Qu'est-ce que l'hydrogène vert, comment est-il stocké et les défis associés à l'hydrogène vert ?

L’hydrogène vert fait référence à l’hydrogène obtenu sans génération d’émissions polluantes, ce qui signifie sa durabilité. Il est considéré comme un vecteur énergétique essentiel dans la poursuite de la décarbonisation mondiale et dans le respect des engagements fixés pour 2050 pour lutter contre le changement climatique. L’Hydrogène Vert représente actuellement environ0,1% de la production globale d'hydrogène, mais ce chiffre devrait augmenter à mesure que les coûts des énergies renouvelables continuent de baisser.

L'hydrogène est obtenu grâce à un processus d'électrolyse qui sépare l'hydrogène et l'oxygène dans l'eau. Le terme hydrogène vert signifie que l’électricité utilisée pour alimenter le four à arc électrique pour le processus d’électrolyse provient de sources 100 % renouvelables, comme l’énergie éolienne ou solaire, etc.

L’hydrogène peut être physiquement stocké sous forme de gaz ou de liquide. Le stockage de l'hydrogène sous forme de gaz nécessite généralement des réservoirs à haute pression, avec des pressions de réservoir allant de 350 à 700 bars (5 000 à 10 000 psi). À l’inverse, le stockage de l’hydrogène sous forme liquide nécessite des températures cryogéniques, puisque son point d’ébullition à pression atmosphérique est de −252,8°C. Une autre méthode de stockage de l’hydrogène implique son adsorption sur les surfaces des solides ou son absorption au sein des solides.

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La production d’hydrogène vert présente certains défis. Le défi majeur est que les électrolyseurs utilisés pour produire de l’hydrogène sont actuellement rares, et la plupart des énergies renouvelables ont encore un prix élevé. Par rapport aux processus de production traditionnels, l’électrolyse est coûteuse et le marché des électrolyseurs est encore compact.

Importance de l’hydrogène vert dans la transition énergétique

La promotion de l’hydrogène vert est de la plus haute importance pour respecter les engagements climatiques énoncés dans l’Accord de Paris et répondre au besoin urgent d’objectifs zéro émission en réponse à l’urgence climatique. En Europe, des initiatives sur l’ensemble de la chaîne de valeur de l’hydrogène sont déjà en cours. Il s’agit notamment du développement d’électrolyseurs plus compétitifs, de la mise en place d’un réseau de transport efficace et du déploiement d’infrastructures hydrogène pour soutenir le transport routier.

Selon un rapport de l'Agence internationale des énergies renouvelables (IRENA), il existe un potentiel de réduction significative des coûts des installations d'hydrogène, allant de 40 à 80 % à long terme. Ceci, combiné à la baisse attendue des prix des énergies renouvelables, indique que l’hydrogène vert a le potentiel de devenir économiquement viable et rentable d’ici 2030.

L’émergence de l’hydrogène vert

D'ici 2050, l'hydrogène vert a le potentiel de répondre à environ 25 % des besoins énergétiques mondiaux et de devenir un marché d'une valeur exploitable de 10 000 milliards de dollars américains. Les investissements dans l’hydrogène vert montent en flèche parmi les grandes entreprises pétrolières et gazières. L’Europe prévoit de faire de l’hydrogène un élément majeur de son très apprécié paquet Green Deal.

En 2020, la demande d'hydrogène a atteint environ 87 millions de tonnes métriques (MT), et elle devrait connaître une croissance substantielle, pour atteindre une fourchette de 500 à 680 millions de tonnes d'ici 2050. Le marché de la production d'hydrogène, évalué à 130 milliards de dollars à partir de 2020. d’ici 2021, devrait connaître un taux de croissance annuel régulier pouvant atteindre 9,2 % jusqu’en 2030. Cependant, un obstacle de taille existe : l’écrasante majorité (plus de 95 %) de la production actuelle d’hydrogène repose sur des combustibles fossiles, dont seule une partie minime est prise en compte. "vert". Environ 6 % du gaz naturel mondial et 2 % du charbon mondial contribuent à la production d’hydrogène.

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Les technologies de production d’hydrogène vert connaissent un regain d’intérêt en raison de la gamme croissante d’applications dans divers secteurs. Ces secteurs comprennent la production d'électricité, les processus de fabrication dans des industries telles que la sidérurgie et la production de ciment, les piles à combustible pour les véhicules électriques, les transports lourds comme le transport maritime, la production d'ammoniac vert pour les engrais, les produits de nettoyage, la réfrigération et la stabilisation du réseau électrique.

Perspectives de production et demande d’hydrogène vert

L’étape cruciale consistant à accroître la production d’hydrogène vert est indispensable pour aider les économies mondiales à atteindre zéro émission nette d’ici 2050 et freiner l’augmentation des températures mondiales à 1,5°C. D’ici 2023, les investissements annuels dans la production d’hydrogène vert devraient dépasser le milliard de dollars. Cette tendance est motivée par la baisse des coûts de l’énergie renouvelable et de la technologie des électrolyseurs, associée à la mise en œuvre de politiques de soutien par les gouvernements. Notamment, il existe déjà un pipeline important de 23 GW de projets d’électrolyse, ce qui représente une augmentation significative par rapport à la capacité actuelle de seulement 82 MW.

Malgré les capacités croissantes des projets hydrogène actuels en construction et en exploitation, ils restent pour l’essentiel en phase pré-commerciale et possèdent des capacités d’électrolyseurs limitées, généralement inférieures à 50 MW. En revanche, les usines proposées présentent des capacités d’électrolyseur plus grandes, de 100 MW ou plus, même si elles restent pâles par rapport à l’échelle des installations de production d’hydrogène gris existantes. De plus, le développement d’infrastructures pour soutenir une utilisation intensive de l’hydrogène, comme des pipelines ou des terminaux d’importation/exportation, est un processus long qui peut prendre plusieurs années. Idéalement, la mise en place des infrastructures nécessaires devrait se produire parallèlement à la demande croissante d'hydrogène, garantissant sa rentabilité et facilitant un commerce et un transport adéquats de l'hydrogène d'ici 2030. Les scénarios d'ambition moyenne et élevée prévoient une augmentation de la demande d'hydrogène à partir de 2030, suivie d'une une autre augmentation significative à partir de 2035. Pour s’aligner sur les objectifs fixés dans l’Accord de Paris, il est impératif de lancer sans tarder la planification des infrastructures.

Après 2035, l’adoption de l’hydrogène dans des secteurs économiquement difficiles, tels que les industries aéronautique et maritime, pourrait être stimulée par des engagements des secteurs privé et public. Ces secteurs devraient adopter les carburants dérivés de l’hydrogène tels que le kérosène synthétique et l’ammoniac comme alternatives viables. D’ici 2035, la composition de l’approvisionnement en hydrogène devrait connaître une transformation significative. La proportion d’hydrogène gris, qui représente actuellement près de 100 % de l’approvisionnement, devrait diminuer pour atteindre 55 à 60 %. La baisse des coûts et la position favorable des décideurs politiques à l’égard de l’adoption de la technologie de l’hydrogène sont à l’origine de ce changement. En conséquence, les méthodes de production propres devraient gagner en importance dans le secteur de l’hydrogène.

La majeure partie de la demande en hydrogène proviendra des transports et des nouvelles utilisations industrielles d’ici 2035. Mais au-delà de 2035, l’hydrogène devrait se développer dans tous les secteurs de l’économie énergétique.

Certains des principaux catalyseurs qui pourraient être nécessaires pour soutenir le développement de l’économie de l’hydrogène pourraient être :

Coûts et prix de l’hydrogène

Actuellement, la production d’hydrogène à partir de sources d’énergie à faible teneur en carbone entraîne des coûts importants. Cependant, selon une analyse menée par l'Agence internationale de l'énergie (AIE), le coût de production d'hydrogène à partir d'électricité renouvelable devrait diminuer de 30 % d'ici 2030. Cette réduction peut être attribuée à la baisse des coûts des technologies d'énergies renouvelables et à l'augmentation échelle de production d’hydrogène. En outre, la fabrication de masse pourrait potentiellement profiter aux piles à combustible, aux équipements de ravitaillement et aux électrolyseurs, qui sont des éléments cruciaux dans la production et l’utilisation de l’hydrogène généré à partir d’électricité et d’eau.

Le coût de production moyen de l’hydrogène vert est actuellement d’environ 6 $/kg, mais d’ici 2030, il devrait baisser de 2,3 $/kg. Les CAPEX devraient augmenter de 30 % d’ici 2030, grâce aux objectifs de décarbonation. Certains experts ont proposé que la production d'hydrogène vert pourrait servir à utiliser les capacités excédentaires d'énergies renouvelables des principaux centres de production, tels que les parcs éoliens offshore européens. Cependant, en raison des coûts toujours élevés associés aux électrolyseurs, cela soulève des doutes quant à la volonté des développeurs de projets d’hydrogène vert de laisser leurs électrolyseurs inactifs jusqu’à ce que les prix des énergies renouvelables atteignent un seuil spécifique.

Une approche plus probable, déjà envisagée par des sociétés telles que Lightsource BP et Shell, implique la construction d’installations dédiées à la production d’hydrogène vert dans des régions riches en ressources énergétiques renouvelables. Ces installations seraient intégrées à des actifs de production d'énergie renouvelable dédiés, garantissant une source d'énergie renouvelable cohérente et fiable pour la production d'hydrogène vert.

Applications de l’hydrogène vert

L'hydrogène vert dans l'industrie lourdeL’hydrogène est une matière première fondamentale dans diverses industries. Dans le secteur chimique, il est utilisé pour produire de l'ammoniac et des engrais. L’industrie pétrochimique dépend de l’hydrogène pour le raffinage du pétrole, tandis que la métallurgie l’utilise pour obtenir de l’acier.

Cependant, l’utilisation de l’hydrogène dans ces industries entraîne d’importantes émissions de dioxyde de carbone. Par exemple, la fabrication d’acier contribue à elle seule à 6 à 7 % des émissions mondiales de CO₂, dépassant de deux à trois fois les émissions de l’ensemble du secteur aéronautique mondial. Une étape importante pour répondre au besoin pressant de décarbonation dans ces industries serait d’adopter l’hydrogène vert comme matière première. Ce faisant, il devient possible de produire de l’acier sans émissions, marquant une étape importante dans les efforts urgents de décarbonation requis dans ces secteurs.

Hydrogène vert pour le stockage d'énergieL’hydrogène vert possède le potentiel de fonctionner comme une solution de stockage d’énergie, comparable aux réserves stratégiques de pétrole ou de gaz naturel que nous utilisons actuellement. En tirant parti de son volume important et de sa durée de vie prolongée, nous pouvons constituer des réserves d’hydrogène renouvelable pour renforcer la stabilité et la fiabilité du réseau électrique.

L'hydrogène vert comme carburant L’utilisation de l’hydrogène vert comme carburant jouera un rôle crucial dans la décarbonation du secteur des transports, en particulier dans le transport long-courrier et aérien. Généralement, le transport maritime repose sur des carburants peu coûteux mais très polluants. Cependant, l’hydrogène vert constitue une alternative essentielle pour les navires long-courriers, offrant une solution convaincante pour réduire les émissions. Dans l’industrie aéronautique, l’hydrogène vert peut servir de base à des carburants synthétiques qui atténuent considérablement les émissions de ce secteur. En outre, son importance s’étend à d’autres modes de transport, tels que le transport ferroviaire et routier lourd, où l’hydrogène vert sera essentiel pour favoriser des pratiques durables et respectueuses de l’environnement.

Hydrogène vert à usage domestique- L’hydrogène vert possède la capacité unique d’atteindre des températures difficiles à atteindre par d’autres procédés propres. Par conséquent, l’une des applications les plus prometteuses de l’hydrogène vert réside dans son utilisation pour la production d’électricité et le chauffage résidentiel.

Perspectives mondiales de l’hydrogène

La consommation régionale d’hydrogène présentera des variations significatives, principalement influencées par des considérations politiques. L’Europe ouvre la voie, avec l’hydrogène qui devrait représenter 11 % du mix énergétique d’ici 2050, grâce à la mise en œuvre de politiques favorables qui favorisent à la fois l’expansion de la production d’hydrogène et son utilisation. Dans la région Pacifique de l’OCDE, l’hydrogène devrait représenter 8 % du mix énergétique d’ici 2050, soutenu par des stratégies, des objectifs et des initiatives de financement axés sur l’offre.

De même, l’Amérique du Nord vise à ce que l’hydrogène représente 7 % de son mix énergétique, même si elle a des prix du carbone relativement plus bas et des objectifs et des politiques moins définitifs. La Grande Chine suit de près avec un objectif de 6 % d’hydrogène dans le mix énergétique. La Grande Chine a notamment récemment apporté plus de clarté sur les mécanismes de financement et les perspectives de l’hydrogène jusqu’en 2035, accompagnée par la mise en place d’un système national croissant d’échange de droits d’émission. Ces quatre régions devraient consommer environ les deux tiers de la demande mondiale d’hydrogène en énergie d’ici 2050.

Pilotes pour l’hydrogène vert

Dans le passé, l’hydrogène a suscité une attention considérable lors de plusieurs vagues d’intérêt. Ces vagues étaient principalement motivées par des facteurs tels que les chocs pétroliers, les appréhensions concernant le pic de la demande pétrolière, les inquiétudes concernant la pollution de l’air et les explorations de la recherche sur les carburants alternatifs. En servant de vecteur énergétique supplémentaire avec des chaînes d’approvisionnement, des producteurs et des marchés distincts, l’hydrogène a le potentiel de contribuer à la sécurité énergétique. Cette diversification du mix énergétique peut améliorer la résilience du système global.

Certains des principaux moteurs de l’hydrogène vert comprennent-

Les défis de l’hydrogène vert

Divers obstacles s’appliquent à toutes les formes d’hydrogène, quels que soient leurs modes de production. Ces obstacles comprennent l'absence d'infrastructures spécialisées, telles que des installations de transport et de stockage. De plus, les défis spécifiques concernent principalement la phase de production d’hydrogène vert par électrolyse. Ces défis incluent les pertes d'énergie, la reconnaissance insuffisante de sa valeur, les difficultés à garantir la durabilité et les coûts de production élevés.

Développements récents et projets clés de l’hydrogène vert

Quelle est la voie à suivre pour l’hydrogène vert ?

Il existe un intérêt mondial croissant pour l’hydrogène vert en tant que solution essentielle pour parvenir à une transition énergétique vers zéro ou zéro émission nette. Contrairement aux précédentes périodes d’intérêt pour l’hydrogène, cette nouvelle vague est principalement centrée sur l’établissement d’un lien entre l’électricité renouvelable et les applications difficiles à électrifier.

Plusieurs facteurs contribuent à la dynamique croissante de l’adoption de l’hydrogène vert, notamment :

Malgré l’intérêt croissant pour l’hydrogène vert, plusieurs obstacles entravent son potentiel dans la transition énergétique. Le principal défi réside dans le coût relativement élevé de l’hydrogène vert par rapport aux alternatives à l’hydrogène gris et aux combustibles fossiles. Parmi les autres obstacles figurent le manque d'infrastructures dédiées, la reconnaissance insuffisante de sa valeur en termes de réduction des émissions de gaz à effet de serre et les obstacles associés au développement d'une industrie émergente.

Même si le secteur de l'hydrogène a retenu l'attention du gouvernement, un soutien politique plus spécifique est crucial pour garantir l'état de préparation, la pénétration et la croissance de la technologie sur le marché. Les stratégies nationales sur l'hydrogène jouent un rôle essentiel dans la définition du niveau d'ambition d'un pays en matière d'hydrogène et dans la définition du soutien nécessaire pour atteindre ces objectifs. Ces stratégies servent de point de référence pour les acteurs du secteur privé dans l’industrie de l’hydrogène, stimulant l’augmentation du financement et des investissements. Des stratégies nationales efficaces devraient fournir une feuille de route claire pour étendre l’adoption de l’hydrogène.

Les politiques habilitantes englobent des mesures à l’échelle de l’économie qui visent à créer un environnement juste et équitable pour l’hydrogène et les combustibles fossiles. Ces politiques sont conçues pour permettre aux acteurs de l’hydrogène de contribuer à la valeur du système énergétique et des systèmes économiques et sociaux au sens large. En mettant en œuvre de telles politiques, l’objectif est d’établir des règles du jeu équitables qui soutiennent l’intégration de l’hydrogène dans divers secteurs et promeuvent ses avantages holistiques.


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