Hydrogène : le carburant de l'avenir.

L’hydrogène est au centre de très nombreuses études dans le monde. Industriels et chercheurs lui promettent un avenir glorieux qui pourrait être la solution vers une décarbonation accélérée de nos sociétés.

Pour illustrer, prenons l’exemple de la société ITM Power à Sheffield, en Angleterre. Cette entreprise, créé par Madame Rachel Smith, fabrique des appareils connus sous le nom d’électrolyseurs. Le principe est simple : diviser l’eau en hydrogène et en oxygène.

Rachel Smith a vécu le parcours chaotique de l’hydrogène vert, passant du rêve des scientifiques à une industrie qui pourrait être sur le point de faire une percée commerciale. Ingénieure, elle a commencé, il y a deux décennies, à travailler, dans une ancienne grange réaménagée, sur les premiers appareils pour fabriquer le gaz propre. Aujourd’hui, elle fait partie d’une équipe qui se bat pour construire des machines géantes qui utiliseront l’électricité pour séparer l’hydrogène de l’eau pour de grandes entreprises comme Royal Dutch Shell et Orsted, le développeur danois d’éoliennes offshore. « Nos premières années furent des années de balbutiement », a déclaré Mme Smith, directrice générale d’ITM Power, depuis son usine en expansion de Sheffield, un ancien site destiné aux aciéries et aux mines de charbon. « Nous jouons maintenant dans la cour des grands plutôt que dans les laboratoires de recherche. »

Un consensus se forme parmi les gouvernements, les environnementalistes et les entreprises énergétiques sur le fait que des réductions importantes des émissions de carbone nécessiteront de grandes quantités de carburant propre comme l’hydrogène. 

Les partisans de l’hydrogène ont identifié plus d’une vingtaine d’applications potentielles de l’élément pour réduire les émissions de carbone. Il pourrait être utilisé pour alimenter les camions qui parcourent de très longues distances ainsi que les voyages en train et en avion. Les entreprises du secteur de l’énergie expérimentent le mélange d’hydrogène et de gaz naturel pour le chauffage domestique et la cuisson.

Au total, plus de 200 projets d’envergure sont en cours pour produire ou transporter de l’hydrogène, comprenant des investissements de plus de 80 milliards de dollars. Daimler et Volvo, les plus grands constructeurs de camions au monde, prévoient dans quelques années de commencer à produire en masse des camions électriques longue distance qui fonctionneront avec des appareils appelés piles à combustible, convertissant l’hydrogène en électricité. L’eau sera la seule émission des camions. « Vous pourriez imaginer une économie qui est presque entièrement soutenue par de l’électricité très propre et de l’hydrogène très propre », a déclaré Ernest Moniz, secrétaire à l’Énergie dans l’administration Obama et maintenant directeur général de l’Energy Futures Initiative, un organisme de recherche. Mais il a averti que « beaucoup de choses doivent se passer » pour qu’un gaz maintenant principalement utilisé dans les domaines spécialisés devienne une « partie de l’épine dorsale du système énergétique ».

Le principal obstacle à surmonter reste de créer suffisamment d’hydrogène, à un prix que les industries et les consommateurs pourront accepter.

L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’univers, mais il doit être séparé d’une autre substance, comme l’eau ou les combustibles fossiles. Par exemple, des industries comme le raffinage du pétrole utilisent de grandes quantités d’hydrogène dit gris qui est principalement fabriqué en séparant l’hydrogène du gaz naturel. Et ce processus génère plus d’émissions de gaz à effet de serre que la combustion de diesel. En fait, moins de 5 pour cent de l’hydrogène produit aujourd’hui est sans émission, et ce dernier coûte plus de deux fois plus cher à fabriquer que la version grise - 5 $ le kilogramme contre 1 à 2 $ le kilogramme, selon Bernstein, une firme de recherche. Il est également plus cher que les carburants conventionnels, comme le diesel. L’entreprise de Mme Smith à Sheffield est l’une des sources les plus prometteuses d’hydrogène fabriqué sans produire d’émissions. Ses électrolyseurs utilisent l’électricité pour diviser l’eau en hydrogène et en oxygène. Cet hydrogène est sans émission à condition que l’électricité provienne de sources comme l’éolien et le solaire.

Les électrolyseurs existent depuis un siècle, mais les analystes affirment que la technologie d’ITM, connue sous le nom de membrane électrolytique polymère, a l’avantage de pouvoir s’allumer et s’éteindre rapidement - un gros avantage pour les machines destinées à être couplées à des parcs éoliens et solaires, dont la production fluctue avec le soleil et la brise. ITM affirme que la valeur de ses contrats a triplé au cours de la dernière année pour atteindre 154 millions de livres, soit environ 213 millions de dollars. Les analystes de Barclays, la banque britannique, estiment qu’un marché de 65 milliards de dollars pour de tels équipements pourrait se matérialiser au cours de la prochaine décennie.

Les investisseurs ont bien compris le potentiel énorme que représente des entreprises comme celle de Madame Smith et investissent dans ITM, ainsi que dans des entreprises similaires comme NEL en Norvège et McPhy Energy en France. Même si ITM perd de l’argent, il a une valeur boursière d’environ 2,3 milliards de livres sterling. Le cours de l’action a quadruplé depuis début 2020. Aujourd’hui, ITM compte 310 employés. Alors qu’il s’agissait encore d’une start-up, Peter Hargreaves, l’un de ses investisseurs initiaux, a dû sauver l’entreprise quatre fois en utilisant son propre argent, a-t-il déclaré. « Il n’y avait aucune garantie que l’entreprise allait réussir, que les gens allaient adhérer à l’économie de l’hydrogène », a déclaré M. Hargreaves, fondateur de Hargreaves Lansdown, une société de courtage. Il a ajouté qu’à ce moment-là, il avait été « bien récompensé ».

Jusqu’à récemment, ITM se concentrait sur la construction de petits appareils pour des installations telles que des stations-service, dont certaines étaient exploitées par Shell, qui desservaient une poignée de véhicules fonctionnant à l’hydrogène. Aujourd’hui, elle poursuit des projets beaucoup plus importants capables de faire fonctionner suffisamment d’hydrogène pour alimenter les flottes de camions ou d’autobus. Elle s’est associée à Linde, le fournisseur allemand de gaz industriel, qui détient une participation de 17 % dans ITM. Cette année, elle a emménagé dans l’usine de Sheffield - de la taille de deux terrains de football, on dit qu’il s’agit de la plus grande usine d’électrolyseurs au monde - dans le but de produire des installations à l’échelle industrielle. Les centres névralgiques de ces usines à gaz sont des unités avec des cellules étroitement empilées, comme des plateaux de cafétéria, où se produit la séparation de l’hydrogène de l’eau. De nombreux modules peuvent être reliés entre eux pour créer de très grandes installations qui seront à leur tour en mesure de produire de l’hydrogène propre et abondant.

Récemment, Shell a commencé à exploiter l’un des plus grands électrolyseurs d’ITM dans une raffinerie en Allemagne. L’électricité proviendra des parcs éoliens et l’hydrogène sera utilisé pour éliminer le soufre des carburants. Plus tard, une installation agrandie peut produire de l’hydrogène pour un carburant d’aviation qui brûle avec des émissions plus faibles. ITM travaille également sur une usine destinée à fournir jusqu’à 45 tonnes d’hydrogène par jour à une zone industrielle de la région de Humber, dans le nord-est de l’Angleterre. L’électricité proviendrait d’un parc éolien en mer.

Des machines plus grosses couplées à des énergies renouvelables moins chères devraient améliorer l’économie de l’hydrogène. Les chercheurs de McKinsey, la société de conseil, s’attendent à ce que l’hydrogène vert soit suffisamment bon marché d’ici 2030 pour concurrencer d’autres sources d’énergie

Pour l’instant, cependant, les projets d’hydrogène propre nécessitent des subventions gouvernementales, et les clients doivent toujours être prêts à payer plus cher pour l’énergie qu’ils produisent. Pour que l’hydrogène devienne une source d’énergie majeure, il faudra d’autres grands changements, tels que des règlements qui encouragent l’utilisation de l’hydrogène vert dans l’industrie et le chauffage. Elle aura également besoin de meilleures infrastructures et de consommateurs disposés à adopter de nouvelles habitudes. Pour prendre un exemple, il a fallu beaucoup de temps pour que l’hydrogène s’impose comme carburant pour les voitures malgré les avantages comme des autonomies plus longues que les batteries électriques contemporaines et la possibilité de faire le plein en quelques minutes. Shell a déjà construit un réseau de stations-service à hydrogène en Europe, mais les constructeurs automobiles allemands ont choisi de se concentrer sur les véhicules à batterie. Il n’y a que 1 200 véhicules à pile à combustible à hydrogène en Allemagne, et Shell concède que l’hydrogène attire peu de clients. Dans une station-service Shell à Francfort, la pompe à hydrogène était à l’arrière, où les clients nettoient l’intérieur de leur voiture. Un panneau numérique conçu pour afficher le prix de l’hydrogène a été placé près de l’entrée de la station, mais il faisait noir.

Les perspectives de l’industrie « sont très optimistes quant à la facilité que cela va apporter», a déclaré Stéphanie Searle, directrice du programme des carburants au Conseil international sur les transports propres à Washington. « mais il va falloir beaucoup d’engagement pour y arriver. »

Sources : USA Today