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Hydrogène : une stratégie "arc en ciel" ?

28/09/2021 - Mise à jour 29/09/2021

Un enjeu majeur pour une transition vers une économie bas carbone.

Présent dans l’eau ou dans le méthane, l’hydrogène est l’un des éléments chimiques les plus répandus sur Terre. Malgré son abondance, il faut de l’énergie pour l’extraire et l’utiliser comme source alternative d’électricité. Aujourd’hui, 96 % de l’hydrogène produit sur Terre provient du méthane. Dans des températures très élevées, la vapeur d’hydrogène est extraite du méthane, avec du CO2 comme sous-produit. L’hydrogène produit est alors dit "brun". L’intégration du captage et du stockage du CO2 (CCS) obtenu comme sous-produit, permet en revanche de créer de l’hydrogène "bleu".

L’hydrogène peut également être produit avec de l’eau, grâce à la technique de l’électrolyse. Celle-ci utilise de l’électricité pour séparer les atomes d’hydrogène qui forment l’eau. Si cette électricité est issue de sources renouvelables, l’hydrogène est dit "vert". Si elle est issue d’énergie nucléaire, l’hydrogène est alors qualifiée de "rose" ou parfois "jaune".

L’hydrogène joue déjà un rôle essentiel dans de nombreux secteurs d’activité, notamment dans la production industrielle et l’agriculture. Sa nature versatile fait qu’il est régulièrement mis en avant comme étant la source d’énergie verte par excellence. L’Union Européenne a formulé en 2020 une stratégie hydrogène ambitieuse avec déjà 6 000 MW de capacité de production d’hydrogène vert qui devraient être installées d’ici 2024, comparé à environ 57 MW installés actuellement. Ces plans généreraient des investissements de 24 à 42 milliards d’euros d’ici 2030 dans la capacité de production d’hydrogène vert.

L’une des principales forces de l’hydrogène est sa capacité à servir d’alternative au charbon pour la production d’acier, qui représente 7 % des émissions mondiales. Plusieurs des grands producteurs d’acier en Europe ont signalé leur intention d’utiliser l’hydrogène pour réduire leurs émissions. Cette démarche pourrait encourager d’autres grands émetteurs, comme le secteur du transport maritime, à s’intéresser à l’hydrogène pour atténuer son empreinte carbone.

Cependant, l’adoption en masse de l’hydrogène se heurte à plusieurs obstacles. Le premier concerne la nécessité de renforcer la production d’électricité à partir de sources renouvelables. Afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre, il est impératif que nous nous détournions des carburants fossiles en faveur de l’électricité renouvelable. Selon la feuille de route Net Zero Emission (NZE) 2050, il faudrait que 4/5 de la production d’électricité de la planète en 2020 soit juste dédié à la génération de l’hydrogène « vert » pour assurer la transition énergétique.

Compte tenu des difficultés à produire suffisamment d’électricité décarbonée pour la fabrication de l’hydrogène, il n’est pas surprenant que le secteur du pétrole et du gaz se trouve parmi les premiers défenseurs de l’hydrogène. Les entreprises affichant les empreintes carbones les plus importantes ont rapidement pris conscience de la capacité de l’hydrogène à générer de nouvelles opportunités commerciales, notamment pour la filière du gaz naturel.

Le processus de CCS, qui vise à capter les émissions de gaz à effet de serre et les réinjecter dans le sol, peut accélérer la production d’hydrogène à faible carbone à partir de gaz naturel. Néanmoins, aujourd’hui, l’hydrogène bleu représente moins d’1 % de la production mondiale en raison des coûts élevés et des complications logistiques associés.

Un deuxième facteur qui pourrait limiter le développement de l’hydrogène comme source d’énergie provient des besoins importants en nickel pour la production des électrolyseurs. Or le nickel est également une composante clé dans les batteries de voitures électriques, un segment amené à croître en raison des objectifs d’émission nette zéro. Comment allons-nous fabriquer suffisamment d’électrolyseurs pour répondre à la demande du marché de l’hydrogène vert, tout en construisant, simultanément, suffisamment de véhicules électriques pour satisfaire les besoins croissants des consommateurs ?

L’intégration de l’hydrogène au sein d’une économie neutre en carbone soulève deux questions fondamentales : comment seront fabriqués les électrolyseurs et comment seront-ils alimentés ? Une approche stratégique est nécessaire dans notre déploiement de l’hydrogène, afin d’obtenir une réduction maximale des émissions de gaz à effet de serre, mais à un coût minimal. Par exemple, les poids lourds pourraient être remplacés par des trains électriques, tandis que le fret maritime, trop lourd pour être électrifié, pourrait bénéficier d’investissements supplémentaires dans la conception de navires alimentés en hydrogène.

Si nous sommes sérieux sur le potentiel de l’hydrogène, des investissements plus importants dans tout l’arc-en-ciel de couleurs (bleu, vert, mais aussi rose) seront nécessaires pour assurer son expansion. Nous devons renforcer notre production mondiale d’électricité, mais de manière durable, en capitalisant sur l’ensemble des sources d’énergie qui sont à notre disposition. Ainsi, bien qu’étant le plus petit des atomes, l’hydrogène peut potentiellement jouer un rôle énorme dans notre transition vers une économie à faible carbone.

Par David Czupryna, Head of ESG Development chez Candriam.

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