Transition énergétique : les enjeux prometteurs de la filière hydrogène

Transition énergétique : les enjeux prometteurs de la filière hydrogène

Les industriels du secteur de l’hydrogène se sont lancés dans une série de conférences mensuelles pour présenter l’état des lieux de la filière française et du potentiel de cette molécule.





Photo : électrolyseur de l'entreprise McPhy

 

Quelle est la place de l’hydrogène dans la stratégie européenne de transition vers une société climatiquement neutre en 2050 ? La Société d’encouragement pour l’industrie nationale* veut jouer le rôle de rassembleur sur ce sujet. Depuis la mi-avril, cette association s’est lancée dans un programme de webinaires mensuels avec l’ambition de développer une pédagogie sur une énergie présentée comme incontournable pour les décennies à venir. Le premier volet présentait les enjeux majeurs de ce projet.

 

La question de la place de l’hydrogène taraude toutes les parties prenantes de cette filière. Et pour cause. Après plus des d’années d’efforts, les nouvelles annonces sont-elles le tremplin vers un avenir industriel ?

 

L’Union européenne a en effet annoncé en juillet 2020 les deux phases de sa stratégie de développement d’hydrogène décarboné, c’est-à-dire produit à partir d’énergies renouvelables : la première, le 2020 à 2024 doit permettre de développer un parc de 6 MW d’électrolyse pour parvenir à une production de 1 million de tonnes d’hydrogène ; la seconde, de 2025 à 2030, vise l’objectif de 10 Mt d’hydrogène et une capacité d’électrolyse de 2 × 40 GW.

 

30 pays ont déjà une stratégie hydrogène

 

Dans le même temps, partout à travers le monde se déploient des programmes nationaux de recherche et développement. Des investissements massifs sur l’hydrogène sont inscrits sur les feuilles de route des pays asiatiques (Corée, Chine, Japon…), américains (Californie, Canada), de la Russie et de l’Australie…

 

« Plus de trente pays ont déjà une stratégie hydrogène », reconnaît Philippe Boucly, président de France Hydrogène. D’autres préparent leurs annonces : « La compétition est internationale, explique-t-il, et nous sommes au tout début d’une concurrence brutale. »

 

En Europe, 23 états ont indiqué leur intérêt pour cette énergie à la mi-décembre 2020 dans le cadre d’un IPCEI, acronyme traduisible par projet important d’intérêt communautaire. L’Allemagne a annoncé investir 7 Mds€, les Pays-Bas, 9 Mds€.

 

La France, dans le cadre du Plan de relance présenté en septembre dernier, a mis sur la table 7,2 Mds€ d’ici 2030, dont 3,4 Mds€ d’ici 2023. Des niveaux sans commune mesure avec les quelques centaines de millions d’euros saupoudrés précédemment.

 

L’association France Hydrogène, qui rassemble les acteurs de cette industrie, suivait le dossier de près et avait affuté sa position. Il avait publié son manifeste pour 2030 en juillet 2020. Ce document précisait un besoin d’investissement de 24 Mds€, dont un soutien de 6,8 Mds€ par l’Europe, l’État et les Régions, ainsi qu’une subvention à la production d’hydrogène de 3,6 Mds€ au cours de la décennie 2020-2030.

 

Décarbonation et rebond industriel

 

Philippe Boucly, aussi membre du Conseil national de l’hydrogène installé par le gouvernement en janvier dernier, mesure déjà l’engouement pour cette nouvelle activité à travers les adhésions à son association : il comptait 120 membres en 2019, ils sont 300 aujourd’hui.

 

Le thème de l’hydrogène interpelle très largement pour la bonne raison qu’il constitue une solution de rupture pour répondre à la décarbonation des usages énergétiques en industrie, en transport et dans le bâtiment résidentiel et tertiaire.

 

En sidérurgie, l’hydrogène pourrait remplacer le coke ; en chimie, il remplacerait le gaz pour la fabrication d’engrais. En transport, il peut alimenter les utilitaires, les poids lourds, des trains et de bateaux ; actuellement, la France compte une centaine de sites de recharge des flottes captives en hydrogène (bus, bennes à ordures ménagères, utilitaires, poids-lourds), gérés par des collectivités locales ou des sociétés d’économie mixte (Zero Emission Valley en Auvergne Rhône-Alpes, HySetCo et Last Mille en région parisienne…). Les premiers avions à l’hydrogène sont promis pour 2035…

 

En bâtiment, l’usage de piles à combustible permettra de fournir de l’électricité et de la chaleur. Des tests ont déjà été effectués dès les années 90 sur des réseaux de chaleur, comme à Chelles où une pile à combustible de 200 kW avait été installée en 2000 dans le quartier de la Noue-Brossard.

 

Des applications pour les chaudières ou l'industrie des matériaux de construction

 

Il faut souligner qu’il est aussi envisageable d’utiliser l’hydrogène pour alimenter des chaudières. La ville britannique de Leeds poursuit son projet de passer son réseau de gaz naturel à l’hydrogène : les industriels proposent déjà des modèles de chaudières adaptées à une énergies 100 % hydrogène ; les particuliers pourront upgrader leur équipement en remplaçant le brûleur.

 

Toujours dans le secteur du bâtiment, ce sujet intéresse aussi très fortement l’industrie des matériaux de construction. Vicat et Vinci se sont associés avec le CEA et Schlumberger dans l’entreprise Genvia.

 

À noter que Schlumberger est propriétaire, à Béziers, de l’entreprise de construction mécanique Cameron (ex-Fouga), au fil du temps constructeur de locomotives, tracteurs, avions et aujourd’hui de composants pour l’industrie lourde ; sa réputation et ses marchés sont mondiaux.

 

Basée à Béziers, Genvia, société mise sur pied en 2020 sur les travaux de recherches menés pendant 15 ans dans les laboratoires du CEA-Liten de Grenoble, va travailler avec Cameron pour produire des d’électrolyseurs / piles à combustible réversibles de nouvelle conception, à très haut rendement (on annonce 95% en électrolyse, 55 % en pile à combustible) et puissantes (de 100 MW à plusieurs centaines de MW à terme).

 

Producteur de ciment, Vicat perçoit dans cette technologie la possibilité d’électrolyser le CO2 capté en sortie de four à ciment pour réaliser un mélange H2/CO transformable en combustible non fossile pour la cuisson du clinker. Une boucle vertueuse pour produire du ciment très bas carbone.

 

 

Installation d'électrolyse hydrogène de l'entreprise Air Liquide

 

Bénéficier d’EnR et d’équipements moins chers avec l'hydrogène

 

Très clairement, la molécule d’H2 a tout pour répondre au défi de la transition énergétique… à condition qu’elle soit produite sans émettre de carbone. Et justement, l’intérêt pour l’hydrogène se manifeste au moment où les moyens de production des énergies renouvelables ont fait de considérables baisses de coûts.

 

De 2 $/W en 2010, le photovoltaïque est aujourd’hui à 0,2 $/W, 10 fois moins cher ; dans le même temps, le mégawatt éolien a chuté de 60 %.

 

Désormais, c’est au tour des électrolyseurs et des piles à combustible d’entamer une baisse de prix, voire de connaître des développements dans des versions réversibles, comme dans le cas de Genvia, qui promet à terme un prix de moins de 2 €/kg d’hydrogène.

 

À la question : à quel seuil d’électricité renouvelable l’hydrogène est-il technologiquement neutre ou bas carbone ?, les spécialistes de cette énergie répondent qu’il faut exploiter la « taxonomie verte ». En clair, tous les moyens et pas seulement l’électrolyse à partir d’électricité de champs photovoltaïques ou éoliens.

 

Deux grandes familles de solutions pour produire de l'hydrogène

 

Les spécialistes de l’hydrogène distinguent deux grandes familles de solutions pour produire de l’hydrogène.

 

- La première exploite la molécule de gaz naturel (CH4) dont on dissocie l’hydrogène (H2) par vaporeformage en utilisant des énergies fossiles : sans capture du CO2 produit, on parle d’hydrogène gris, avec capture du CO2, d’hydrogène bleu.

 

- La deuxième famille soumet la molécule d’eau (H2O) à l’électrolyse. Si l’électricité utilisée est d’origine nucléaire, on parle d’hydrogène rose ou bas carbone ; si l’électricité est d’origine renouvelable (solaire photovoltaïque ou éolien), on parle d’hydrogène vert.

 

Et de citer aussi la pyrolyse du méthane par torche à plasma, la pyrogazéification ou thermolyse de la biomasse… Dans ces cas, il faut prendre en compte la disponibilité de l’énergie électrique pour alimenter un torche à plasma, et le coût de l’hydrogène produit de la sorte.

 

Pour le moins, le fait de savoir si l’hydrogène sera vert ou bleu est un sujet sensible : « Y aura-t-il assez d’électricité renouvelable pour produire de l’hydrogène renouvelable ? », a-t-il été questionné.

 

Le prix de l'hydrogène au centre de l'équation

 

Pour Thierry Lepercq, président et fondateur de DH2 Energy, créateur de Soladvent (et ex-Directeur général adjoint d’Engie, en charge de la recherche, la technologie et l’innovation), ce sujet, et plus précisément celui du prix de l’hydrogène, est au centre de l’équation.

 

« L’hydrogène, un H2 climatique, vecteur pour décarboner les secteurs d’activités, l’industrie… Ça ne va pas marcher », avance celui qui est présenté comme un pionnier de l’hydrogène vert compétitif. « L’hydrogène est une commodité, et son prix sera celui que le client est prêt à payer. Sinon ce sera zéro ! », complète-t-il.

 

Thierry Lepercq estime qu’à ce jour, le prix de l’hydrogène est de 1,5 €/kg, voire 1,2 €/kg si l’on retire les 30 centimes de coût de stockage. Soit 30 €/MWh. Et si l’on rajoute à cela le rendement de la production d’électricité – de 30 à 70 % selon la technologie –, le prix du MWh doit, en France, s’établir au mieux à 15 €. Les études de l’Agence internationale de l’énergie livrent cependant des fourchettes plus ouvertes : pour des prix de l’électricité de 15 à 40 $/MWh, l’hydrogène doit être disponible à un tarif de 1,4 à 2,8 $/kg. Ce sont clairement des niveaux difficiles à atteindre.

 

Vers la création de réseaux de transport d' hydrogène

 

Avant même que l’hydrogène devienne un moyen de relancer un secteur industriel décarboné, la massification de la production d’hydrogène elle-même demandera de très gros investissements pour créer une infrastructure propice.

 

D’ores et déjà se dessine un réseau européen de transport d’hydrogène par pipeline ; il peut s’agir de gazoducs remis à niveau – l’hydrogène est corrosif et fragilise les aciers ; il faut les chemiser avec une pellicule de polymère à l’aide de robots –, de pipes appartenant aux industriels (Air Liquide, Linde…) ou de nouvelles liaisons.

 

Des projets sont actuellement lancés en France par GRT Gaz, en Allemagne par OGE. L’hydrogène devrait avoir un réseau propre de 6 800 km en 2030, de 23 000 km en 2040. Ce qui permettrait de faire ressortir le coût de transport entre 9 et 17 ct€/kg pour 1 000 km.

 

À noter aussi que l’Espagne prépare l’acheminement d’hydrogène produit dans les champs solaires marocains via Gibraltar. En Italie, le transporteur SNAM a annoncé début mai avoir le même projet depuis la Tunisie, via la Sicile.

 

Au réseau de transport, les membres de la Société d’encouragement pour l’industrie nationale aimeraient voir se développer des pôles industriels spécifiques en vallée du Rhône, dans la région de Lacq, en vallée de la Seine, dans l’est de la France où on verrait bien des producteurs de turbines se reconvertir pour proposer des versions adaptées à l’hydrogène… Une orientation dont les décisions relèvent de choix politiques.

 

Prochain thème : Production hydrogène : vers une production décarbonée.

 

https://www.industrienationale.fr/

 


Source : batirama.com/ Bernard Reinteau

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