Plate-forme d'électrolyse pour la production d'hydrogène, à Leuna, dans l'est de l'Allemagne.
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Ce que nous savions avant.
Les aspects suivants de l'hydrogène ont déjà été explorés.
Rystad Energy avait prédit il y a deux ans que l'hydrogène liquide trouverait sa place à la table de 2050 mais ne représenterait que 7 % de l'énergie propre totale nécessaire. Ces 7 % constituent une niche de carburant propre pour les industries de l'aviation, des navires océaniques, du ciment et de l'acier difficiles à réduire.
L'hydrogène liquide présente deux grands avantages : premièrement, l'énergie est contenue sous une forme dense. Deuxièmement, il brûle dans l'air et dans l'eau sans émission de carbone.
L'hydrogène est bien adapté à la production par les grandes sociétés pétrolières et gazières car elles savent déjà comment produire et distribuer un autre gaz - le gaz naturel - et elles ont des poches profondes.
Ce que nous savons maintenant.
DNV dans son rapport annuel1 fin 2022 estimaient que l'hydrogène liquide ne comblerait que 5 % (et non 7 %) des besoins en énergie propre d'ici 2050.
Comme Bloomberg Green l'a écrit, il y a des raisons pour lesquelles l'hydrogène n'est pas encore devenu courant, comme l'éolien et le solaire. L'un est le coût : la production verte par électrolyse de l'eau est coûteuse et l'électrolyse est une technologie inefficace.
Deuxièmement, l'hydrogène bleu n'est pas respectueux du climat. Bien qu'il soit moins cher que l'hydrogène vert, l'hydrogène bleu nécessite de l'énergie pour produire et décomposer le méthane en hydrogène plus CO2, et le CO2 doit être éliminé, généralement par CSC (captage et stockage du carbone). Les deux bouts de la chaîne de production d'hydrogène handicapent le « propre » dans cette alternative à l'hydrogène.
Troisièmement, la plupart des machines et des industries ne sont pas adaptées à l'utilisation de l'hydrogène. C'est un coût supplémentaire d'installer une voiture conventionnelle pour brûler de l'hydrogène au lieu de l'essence, ou d'adapter des machines dans un atelier industriel pour brûler de l'hydrogène au lieu du gaz naturel.
L'hydrogène est un choix naturel pour les sociétés pétrolières et gazières en raison de leur vaste expérience dans le gaz naturel, mais aussi parce qu'elles ont réalisé d'énormes bénéfices en 2022 et peuvent se permettre de prendre des risques dans de nouvelles entreprises.
Sombres prévisions de coûts pour l'hydrogène.
Un article récent fournit des extraits des perspectives de transition énergétique de DNV1 2023. Les points principaux sont :
· Atteindre 5 % de la demande mondiale d'énergie propre d'ici 2050 coûtera plus de 7 XNUMX milliards de dollars pour la production, y compris les nouveaux terminaux d'ammoniac et les pipelines.
· La majeure partie de l'hydrogène sera utilisée dans la fabrication.
· L'hydrogène et l'ammoniac représenteront ensemble environ la moitié des carburants de transport mondiaux, l'une des catégories les plus difficiles à éliminer.
· Plus de 50 % des conduites d'hydrogène mondiales seront réaffectées à partir de conduites de gaz naturel.
· L'Amérique latine et le Moyen-Orient et l'Afrique du Nord deviendront des exportateurs d'hydrogène ou d'ammoniac car ils disposent de vastes territoires disponibles pour les énergies renouvelables comme l'éolien et le solaire pour produire de l'hydrogène par électrolyse.
· En Europe, de grands pays comme l'Allemagne, la France et l'Espagne auront pour 2030 des objectifs de 4 à 6.5 Gw de production nationale d'hydrogène.
· Le Royaume-Uni, avec son vaste réseau de gazoducs, pourra passer du gaz naturel à l'hydrogène.
· Les plans de l'UE incluent 6 Gw de capacité d'électrolyseur d'ici 2024 et jusqu'à 40 Gw d'ici 2030.
L'hydrogène est-il survendu ?
Alors, l'hydrogène est-il survendu ? Même si le carburant à l'hydrogène crée plus d'excitation que le solaire ou l'éolien, 7 % de la prévision totale d'énergie propre pour l'hydrogène en 2050 représente un pourcentage assez faible du total. Si l'on ajoute à cela les coûts excessifs prévus pour mettre l'hydrogène en ligne, il est tentant d'admettre que l'hydrogène est survendu en tant que carburant propre miracle pour 2050.
Examinons les activités liées à l'hydrogène dans quelques pays, dont certains dans lesquels l'industrie pétrolière et gazière est impliquée.
Les plans hydrogène dans l'Union européenne (UE) versus les États-Unis
La production mondiale totale d'hydrogène est d'environ 90 millions de tonnes par an maintenant. L'AIE (Agence internationale de l'énergie) prévoit que cela devra augmenter à 180 millions de tonnes par an d'ici 2030 pour atteindre des émissions nettes de carbone nulles d'ici 2050.
La quasi-totalité des quelque 10 millions de tonnes d'hydrogène produites chaque année aux États-Unis est utilisée par l'industrie pour le raffinage du pétrole, le traitement des métaux, la production d'engrais et la transformation des aliments.
Mais la majeure partie de la production actuelle, 99 %, est de l'hydrogène bleu qui n'est pas sans carbone, comme décrit précédemment. L'hydrogène vert est produit par électrolyse de l'eau et est en grande partie sans carbone, s'il est alimenté par de l'électricité renouvelable.
L'UE s'est rapidement adaptée à l'électrolyse pour l'hydrogène vert, en grande partie sans carbone. Mais l'UE a mis du temps à réagir aux investissements massifs dans l'hydrogène prévus par la loi américaine sur la réduction de l'inflation (IRA), qui consacre 369 milliards de dollars aux programmes d'énergie verte.
À l'échelle mondiale, selon l'article, seulement 1% des projets d'hydrogène prévus, représentant 1 Tw (Terrawatt), ont commencé la construction. Environ un quart de celle-ci, 269 Gw (Gigawatts) seront en ligne d'ici 2030. La croissance ressemblera à une révolution, puisque la production actuelle d'hydrogène n'est que de 0.45 Gw.
Elle prévoit également que le coût de l'hydrogène vert passera de 6-8 euros/kg aujourd'hui à moins de 3 euros/kg d'ici 2050.
Hubs hydrogène aux États-Unis
Outre les avantages habituels de la concentration des infrastructures, le concept de hubs hydrogène vise à compenser le danger et les coûts induits par le transport de l'hydrogène, qui est hautement combustible, sur de grandes distances.
Le Congrès américain a affecté 8 milliards de dollars de l'Infrastructure Act de 2021 au DOE (Department of Energy) pour soutenir au moins quatre projets de démonstration impliquant des producteurs d'hydrogène, des utilisateurs finaux et l'infrastructure qui les relie. Le DOE a déjà financé 400 projets époustouflants dans le domaine de l'hydrogène par des universités, des laboratoires nationaux et l'industrie, et les nouveaux centres s'appuieront sur ces informations.
Les demandes de financement intégral devaient être présentées en avril 2023. Quatre alliances privées, ainsi que de nombreux gouvernements d'États alliés à l'industrie, et certains alliés à d'autres États, ont postulé. Le financement initial du DOE ne doit pas dépasser 1.25 milliard de dollars par hub, ce qui représente une somme énorme. Ils prévoient de sélectionner 6 à 10 centres régionaux avec un financement combiné de 6 à 7 milliards de dollars.
Un hub est appelé le Moyeu HyVelocity centré le long de la côte américaine du golfe et organisé par Chevron
CVX
XOM
L'un des objectifs est de résoudre le défi du DOE, appelé Hydrogen Shot, consistant à fabriquer 1 kg d'hydrogène tout en émettant moins de 2 kg de dioxyde de carbone. Un autre objectif est de réduire le coût de l'hydrogène de 80 % — à 1 $/kg d'ici 10 ans.
Des programmes tels que ceux mentionnés ci-dessus ont retenu l'attention de l'industrie à travers les États-Unis. Les crédits d'impôt offerts par l'IRA pourraient générer 100 milliards de dollars de production d'hydrogène propre, en plus des 8 milliards de dollars que le Congrès a prélevés sur la loi sur l'infrastructure.
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Événements Reuters
D'autres hubs hydrogène à surveiller ont été résumés très succinctement par Reuters Events2. Leur liste comprend :
Trans Permian et Horizons Clean Hydrogen Hub: a un lien étroit avec le pétrole et le gaz de l'ouest du Texas.
HyBuild Los Angeles
Le projet HyGrid
Le Hub Hydrogène HALO: Les États de l'Arkansas, de la Louisiane et de l'Oklahoma ont une longue histoire de production et de transport de liquides pétroliers et gaziers.
Le hub Advanced Clean Energy Storage
Le réseau d'innovation pour l'hydrogène propre du sud-ouest
Le hub hydrogène du sud-est
La plupart de ces projets impliquent des services publics d'énergie ou des projets à but non lucratif parrainés par la ville ou l'État et beaucoup ont intégré le soutien universitaire.
L'appel à projets du DOE a reçu 79 candidatures2, mais seuls 33 d'entre eux ont été invités à passer aux candidatures formelles d'ici avril 2023. La sélection finale de moins de 10 hubs aura lieu au second semestre 2023.
Il est clair que les parties prenantes à travers le pays ont saisi la vision de l'hydrogène. Les États-Unis se sont engagés pour un avenir hydrogène et veulent diriger le monde dans cette transition.
Dans un prochain article, nous décrirons les activités de sociétés pétrolières et gazières particulières dans la production d'hydrogène.
Points clés à retenir
La vision de l'hydrogène est ambitieuse, car elle est difficile à produire, dangereuse à stocker et à transporter, et coûteuse.
La version à faible teneur en carbone de l'hydrogène est appelée hydrogène vert, ce qui est coûteux, car il s'agit d'un processus inefficace basé sur l'électrolyse de l'eau. La quasi-totalité de la production actuelle d'hydrogène est de l'hydrogène bleu, mais cela présente des inconvénients à forte teneur en carbone au début et à la fin du processus de génération.
Mais l'hydrogène n'est pas une solution miracle. Une industrie de l'hydrogène pourrait absorber une part importante des 5 à 7 % d'émissions difficiles à réduire de l'énergie mondiale d'ici 2050, mais la plus grande partie des émissions totales demeure : 93 à 95 %.
Les références.
1.DNV, Perspectives de la transition énergétique 2022, Octobre 13, 2022.
2. Événements Reuters : Les états américains de l'hydrogène, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 avril 2023.pd
Source : https://www.forbes.com/sites/ianpalmer/2023/05/30/hydrogen-is-ramping-up-in-the-energy-transition-but-it-may-be-oversold/