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L'hydrogène ne pourra pas alimenter un avenir zéro carbone à moins que sa propre production ne soit décarbonée.
Les possibilités offertes par l'hydrogène en tant qu'essence zéro carbone ont suscité un vif intérêt dans ce domaine.
Au-delà du fait qu'il s'agit d'enfants, il est important de reconnaître que la majeure partie de l'hydrogène produit dans le monde repose actuellement sur l'utilisation non durable de combustibles fossiles. De ce fait, la production d'hydrogène est responsable de 830 mégatonnes (Mt) d'émissions de CO2 par an. Pour donner un ordre de grandeur, si l'industrie de l'hydrogène actuelle était un pays, elle serait le sixième plus grand émetteur de CO2 au monde.
Traditionnellement, l'hydrogène est produit pour des applications similaires à celles utilisées dans l'industrie pétrolière et chimique. Avec le développement de l'économie de l'hydrogène et de ses infrastructures, le défi consiste à fournir de l'hydrogène décarboné de manière plus économique, évolutive et fiable. C'est là que les nouvelles connaissances peuvent jouer un rôle crucial à toutes les étapes : production, transport, stockage et utilisation finale.
Production d'hydrogène vert
De nos jours, la méthode la plus courante de production d'hydrogène est probablement le reformage du méthane à la vapeur (SMR) issu de combustibles fossiles. Malheureusement, ce procédé engendre d'importantes émissions de carbone. En effet, le SMR libère légèrement plus de CO₂ que la production d'essence.
Mais il existe une alternative zéro carbone. L'avenir de l'hydrogène réside dans l'électrolyse de l'eau, alimentée par une source d'énergie décarbonée comme une centrale photovoltaïque, pour produire de l'“ hydrogène vert ”. Cependant, l'électrolyse coûte environ deux fois plus cher que le reformage du méthane à la vapeur (SMR), selon les données de l'Agence internationale de l'énergie (AIE). Il est impératif de réduire ce coût. Cette capacité permet de dimensionner les électrolyseurs à des installations de plusieurs mégawatts. Il est également possible d'implanter des sites ayant accès à une énergie décarbonée.
Il existe des techniques permettant d'améliorer l'efficacité de l'électrolyse grâce à une conception et une gestion rigoureuses du dispositif électrique. Cela permet non seulement d'optimiser les temps de réaction, mais aussi d'accroître la sécurité et la fiabilité du procédé.
Pour démontrer la faisabilité du projet, ABB a collaboré avec un pionnier américain afin de fournir un système électrique complet pour deux usines d'électrolyse de l'hydrogène récemment mises en service à New York et en Géorgie. De plus, les moteurs et variateurs ABB joueront un rôle essentiel dans la compression du carburant destiné au transport. L'usine devrait produire quotidiennement 600 tonnes d'hydrogène propre, compensant ainsi environ 1 700 émissions de combustibles fossiles dans les secteurs de la logistique et des transports.
Conception de l'infrastructure de l'hydrogène
Lancer une filière hydrogène est un défi de taille. Son acheminement à grande échelle nécessitera des infrastructures locales abordables et la construction de nouvelles installations industrielles, semblables à des parcs de stockage. L'intégration de l'hydrogène dans le réseau de pipelines existant offre une solution économique, car celui-ci transportera probablement la majeure partie de l'hydrogène lors des premières phases de croissance.
Le stockage de l'hydrogène exige également un savoir-faire spécialisé et une expertise approfondie, la protection étant primordiale pour maintenir les gaz à un niveau de concentration élevé. Par exemple, ABB fournit des solutions d'automatisation, d'électrification et d'instrumentation pour un projet pilote en Australie, susceptible de servir de modèle pour le transport industriel de l'essence. Après production d'hydrogène lors de la gazéification du lignite, celui-ci peut être liquéfié et expédié au Japon à bord du premier navire transporteur d'hydrogène spécialisé au monde.
Un autre élément fondamental du système économique de l'hydrogène est son utilisation finale. Améliorer l'efficacité et réduire les tarifs stimulera également les investissements dans ce domaine – les piles à combustible en sont un exemple. Les tarifs actuels avoisinent 1 000 000 $US/kW, mais l'expérience acquise avec les technologies de pointe permet de les abaisser à 1 000 000 $US/kW. La conception des piles à gaz doit être optimisée pour réduire davantage les prix, malgré les importantes réductions possibles grâce aux économies d'échelle. Des économies d'échelle similaires sont réalisables dans les stations de ravitaillement en hydrogène pour véhicules thermiques.
L'avenir de l'hydrogène se rapproche.
Une grande partie des technologies et infrastructures nécessaires à l'hydrogène existent déjà. Pour dynamiser le système de financement de l'hydrogène, nous devons continuer à nous appuyer sur ces fondements éprouvés afin de garantir que chaque maillon de la chaîne de valeur – de la production à la distribution, en passant par le stockage et l'utilisation – soit durable, décarboné et économiquement viable.
Pour en savoir plus sur la manière dont ABB utilise la croissance pour un avenir durable, cliquez ici.
