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L’hydrogène vert, au centre des ambitions africaines de développement et clé de compétitivité de notre économie à l’échelle internationale

Published On: décembre 2022
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Introduction

L’hydrogène : solution-clé de la transition énergétique

Réduire les émissions d’ici 2050, un impératif mondial

La trajectoire 1,5°C de l’Agence Internationale pour les Énergies Renouvelables (IRENA) positionne l’électrification et l’efficacité énergétique comme des moteurs clés de la transition énergétique, rendue possible par les énergies renouvelables, l’hydrogène et la biomasse durable. Cette voie, qui nécessite un changement massif dans les modes de production et de consommation de l’énergie, entraînerait une réduction de près de 37 gigatonnes d’émissions annuelles de CO2 d’ici 2050.

Ces réductions peuvent être obtenues grâce à divers outils, notamment : des augmentations significatives de la production et des utilisations directes des énergies renouvelables ; des améliorations substantielles de l’efficacité énergétique et de l’hydrogène propre et ses dérivés.

L’hydrogène compétitif et les carburants synthétiques dérivés de l’hydrogène (tels que l’ammoniac, le méthanol et le kérosène) offriront une solution d’atténuation des émissions pour les processus industriels et de transports difficiles à décarboner par l’électrification directe.

La production d’hydrogène propre et de ses carburants dérivés doit passer des niveaux négligeables en 2020 à 154 Mt (Million de tonnes) d’ici 2030.

En 2021, la capacité des électrolyseurs a plus que doublé, atteignant 458 mégawatts, et devrait quadrupler ou quintupler en 2022. Le marché des électrolyseurs, indispensables à la production d’hydrogène propre, est encore une niche mais jouera un rôle important dans la décarbonation du secteur de l’énergie dans les décennies à venir.

Spécificités de L’hydrogène

N’étant pas seulement une source d’énergie mais un « vecteur énergétique » qui peut être stocké, à grande échelle et sur le long terme, l’hydrogène (H2) se présente comme un gaz incolore et inodore, qui est produit au moyen d’une réaction chimique à partir d’une ressource primaire. Rarement présent à l’état pur mais entrant dans la composition de l’eau et des hydrocarbures, c’est l’élément chimique le plus léger et le plus abondant sur terre.

Il existe 3 types d’hydrogène :

Les propriétés de l’hydrogène permettent différentes applications, selon le procédé de production :
  • L’hydrogène est notamment utilisé comme matière première dans les secteurs du raffinage d’hydrocarbures et de la production d’engrais.
  • L’hydrogène mélangé au CO2 produit du méthane de synthèse, molécule identique au gaz naturel.
  • Des carburants synthétiques dérivés peuvent également être produits à travers cette filière : Méthanol, Diesel, Kérosène…

Le marché mondial de l’hydrogène est aujourd’hui essentiellement un marché industriel où l’hydrogène est utilisé dans des procédés de l’industrie pétrolière et de l’industrie chimique. Les trois marchés les plus importants sont la désulfuration de carburants pétroliers, la synthèse d’ammoniac principalement pour les engrais, et la chimie.

Demande finale d’énergie en 2050 et part des échanges d’hydrogène vert

Le commerce de l’hydrogène offre de multiples opportunités pour certains pays :
  • Transformation des pays importateurs qui disposent de vastes ressources de bonne qualité en futurs exportateurs.
  • Diversification des alternatives énergétiques durables au pétrole et au gaz.
  • Amélioration de la sécurité énergétique des importateurs en permettant aux transporteurs d’accéder à un éventail plus diversifié de fournisseurs.

Ces perspectives conduisent à une nouvelle diplomatie de l’hydrogène, notamment de la part de pays au potentiel renouvelable limité, comme l’Allemagne et le Japon.

Le commerce mondial de l’hydrogène en 2050 selon des hypothèses technologiques optimistes

 

En 2050, environ un quart de tout l’hydrogène produit pourrait être commercialisé dans le monde, avec des parts à peu près égales transportées par pipelines et navires d’ammoniac.

L’hydrogène pur devrait être transporté principalement à l’aide des réseaux de gaz naturel existants qui seront réaffectés aux transports de l’hydrogène. Ils représentent l’option la moins chère pour transporter de l’hydrogène pur, avec des coûts de 0,08 à 0,12 USD/kg par 1 000 kilomètres (km) en 2050.

Le volume mondial du commerce de l’hydrogène par gazoduc demeure actuellement relativement faible par rapport au commerce actuel du gaz naturel ; d’ici 2050, il représenterait environ un tiers de plus que les importations actuelles de gaz naturel vers l’Europe.

Selon l’IRENA, certains des plus grands exportateurs potentiels d’hydrogène par pipeline en 2050 seront le Chili, l’Afrique du Nord et l’Espagne, qui représenteront ensemble près des trois quarts du marché du commerce par pipeline. L’Afrique du Nord et l’Espagne tireront ainsi parti de leurs ressources solaires de haute qualité et de leur proximité avec le nord-ouest de l’Europe. Selon la même source, l’exportation de l’hydrogène pour le Maroc signifierait un changement radical de son bilan énergétique, passant d’un importateur net d’énergie à un exportateur qui exporte plus de 2,5 fois la totalité de son approvisionnement énergétique national en 2019 uniquement par pipeline. Le Maroc, qui est actuellement importateur d’ammoniac gris, pourrait devenir un important exportateur d’ammoniac vert. Avec l’Australie et les États-Unis, il devrait représenter les trois quarts du marché mondial du commerce de l’ammoniac.

Du côté des importateurs, le Japon, la République de Corée et le reste de l’Europe devraient importer la quasi-totalité de leur demande d’hydrogène et d’ammoniac.

Le prix de l’hydrogène

L’hydrogène vert coûte actuellement entre deux et trois fois plus cher que l’hydrogène bleu (défini comme celui produit à partir de combustibles fossiles en combinaison avec le CSC1). La baisse des coûts des énergies renouvelables et l’amélioration des technologies d’électrolyseurs pourraient rendre le coût de l’hydrogène vert compétitif d’ici 2030, avec une capacité installée cumulée des électrolyseurs d’hydrogène vert qui devrait atteindre environ 350 GW.

Selon un scénario prudent d’ici 2050, l’hydrogène vert vendu à un prix inférieur à 1 USD/kg représentera environ huit fois la demande énergétique finale mondiale en 2020.

À titre d’exemple, le Département de l’énergie des États-Unis vise 1 USD/kg d’ici 2030 grâce à son Hydrogen Shot et le Chili vise 1,5 USD/kg pour le même horizon. Toutefois, avec des hypothèses plus conservatrices, ce potentiel sera plus faible notamment dans le cas de la distance des infrastructures qui augmentent le coût de production et de transport ou rendent l’emplacement inaccessible.

Utilisations de l’hydrogène : Analyse sectorielle

L’hydrogène dans le secteur industriel

L’hydrogène pourrait être utilisé, d’une part, pour alimenter en énergie décarbonée les unités industrielles concernées et, d’autre part, pour contribuer à la décarbonation des procédés industriels concernés en substitution des énergies fossiles utilisées actuellement (c’est le cas par exemple de la fabrication d’acier qui résulte de la réduction des minerais de fer). Son utilisation totale passerait à 16 EJ d’ici 2030 et à plus de 38 EJ d’ici 2050 selon l’IRENA.

Dans le secteur du bâtiment, le verdissement du réseau gazier existant par le biométhane ou l’hydrogène jouera un rôle complémentaire à l’électrification. D’ici 2050, en cas de verdissement, le gaz couvrirait environ 8 % de la consommation énergétique du secteur des bâtiments. Selon l’IRENA, l’utilisation d’hydrogène propre dans le secteur des bâtiments passerait de niveaux négligeables en 2019, à 2 EJ d’ici 2030 et à 3,2 EJ d’ici 2050, ce qui représenterait toujours une part mineure de la consommation d’énergie des bâtiments.

L’hydrogène dans les transports

Les transports verraient une électrification accélérée et un déploiement associé d’infrastructures de recharge dans les décennies à venir. L’électromobilité est une excellente illustration des progrès de la transition énergétique où les véhicules électriques représentent déjà 8,3 % des ventes mondiales de voitures en 2021. De ce fait, la part de l’électricité dans la consommation finale d’énergie pour les transports passerait de 0,4 % en 2019 à 9 % d’ici 2030.

Le parc de voitures électriques passerait de 18 millions aujourd’hui à plus de 380 millions en 2030 tandis que le parc de camions électriques atteindrait 3 millions d’ici 2030.

Dans le scénario 1,5°C de l’IRENA, les véhicules électriques représenteront plus de 80 % de l’ensemble des activités de transport routier d’ici 2050 (88 % du mix technologique dans les véhicules légers et 70 % dans les véhicules lourds).

L’hydrogène pour le stockage d’électricité

Les installations de pompes à chaleur passeraient à 35 millions d’ici 2030 pour les applications de chaleur industrielle à basse température.

La part de l’électrification directe dans l’industrie était d’environ 26 % en 2019 et devrait atteindre 28 % d’ici 2030. Dans ce sens, à partir de l’hydroélectricité, de nombreuses industries à forte intensité d’électricité, telles que les fonderies d’aluminium, sont liées à des actifs de production qui offrent de l’électricité à petit prix.

Pour les besoins de chaleur industrielle à basse température, les installations de pompes à chaleur passeraient à 35 millions d’ici 2030. L’électricité est déjà le premier vecteur d’énergie dans le secteur des bâtiments, représentant 32 % en 2019, et cette part passera à 56 % d’ici 2030.

Benchmark international : Qui investit dans l’hydrogène à l’échelle mondiale ?

Le forum économique mondial (WEF) énumère six leaders dans le développement d’initiatives politiques, de technologies et d’installations d’exportation pour promouvoir des chaînes de valeur d’hydrogène propre.

Chine :

La Chine est le premier consommateur et producteur d’hydrogène. Son utilisation annuelle actuelle est de plus de 24 millions de tonnes. La majeure partie de la production du pays est de l’hydrogène « gris ». La Chine dispose de la troisième plus grande flotte de véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) au monde et vise à devenir un pionnier dans le développement de camions et d’autobus à pile à combustible.

Union Européenne :

Après avoir publié sa stratégie nationale sur l’hydrogène en 2020, l’UE a reconnu l’hydrogène comme une technologie clé pour atteindre des objectifs politiques tels que le Green Deal européen. La stratégie de l’UE est fortement axée sur l’hydrogène vert sans émissions, avec un objectif d’installer 40 gigawatts de capacité d’électrolyseur d’hydrogène renouvelable d’ici 2030. Le marché européen de l’hydrogène vert devrait atteindre les 2,7 gigawatts d’ici 2025, ce qui représente 50 fois les capacités créées ces dernières années.

Inde :

L’hydrogène vert pourrait aider l’Inde à faire un saut remarquable vers l’indépendance énergétique d’ici 2047, a déclaré le Premier Ministre Narendra Modi lors du lancement de la mission nationale sur l’hydrogène du pays en 2021. Les décideurs envisagent une législation obligeant les raffineries de pétrole et les usines d’engrais à utiliser un quota minimum d’hydrogène vert dans leurs processus industriels.

Japon :

En 2017, le Japon est devenu le premier pays à formuler une stratégie nationale de l’hydrogène dans le cadre de son ambition de devenir la première « société de l’hydrogène » au monde en adoptant le carburant dans tous les secteurs, indique le rapport de l’IRENA. Ne disposant pas des ressources naturelles nécessaires pour déployer des niveaux suffisants d’énergie éolienne ou solaire pour générer de l’hydrogène propre à grande échelle, le pays développe donc des accords d’approvisionnement à long terme pour importer de l’hydrogène de l’étranger.

États-Unis :

Les États-Unis sont le deuxième producteur et consommateur mondial d’hydrogène après la Chine, représentant 13 % de la demande mondiale. Lorsque le gouvernement a promulgué la loi de 2021 sur l’investissement et l’emploi dans les infrastructures, celle-ci contenait un budget de 9,5 milliards de dollars pour stimuler le développement de l’hydrogène propre. Cela a été suivi par le lancement du programme gouvernemental Hydrogen Earthshot, visant à réduire le coût de l’hydrogène propre à 1 dollar par kilogramme en 1 décennie.

Autres pays :

Des importateurs nets d’énergie comme le Chili, en Amérique du Sud, et des pays africains comme le Maroc et la Namibie sont en train de devenir des exportateurs d’hydrogène vert sans émissions. Pendant ce temps, les exportateurs de combustibles fossiles comme l’Australie, Oman, l’Arabie saoudite et les Émirats arabes unis cherchent à nettoyer l’hydrogène pour aider à diversifier leurs économies.

Le Maroc : une puissance verte montante

Le Maroc champion régional des énergies renouvelables

La stratégie énergétique ambitieuse du Maroc lui a permis de se hisser ces dix dernières années au rang de champion régional des énergies renouvelables.
Le World Energy Council (Conseil Mondial de l’Énergie) a identifié, dans le cadre de son étude « Feuille de route Power-to-X », le Maroc comme un des 6 pays avec un fort potentiel de production et d’exportation d’hydrogène et de dérivés verts.

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