L’avenir de l’hydrogène

Le moment est venu d’exploiter le potentiel de l’hydrogène pour jouer un rôle clé dans un avenir énergétique propre, sûr et abordable. À la demande du gouvernement du Japon dans le cadre de sa présidence du G20, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a produit ce rapport historique pour analyser l’état actuel de l’hydrogène et offrir des conseils sur son développement futur. Le rapport constate que l’hydrogène propre bénéficie actuellement d’un élan politique et commercial sans précédent, le nombre de politiques et de projets dans le monde augmentant rapidement. Il conclut que le moment est venu de développer les technologies et de réduire les coûts pour permettre une utilisation généralisée de l’hydrogène. Les recommandations pragmatiques et exploitables fournies aux gouvernements et à l’industrie permettront de tirer pleinement parti de cet élan croissant.

L’hydrogène peut contribuer à relever divers défis énergétiques critiques. Il offre des moyens de décarboniser une série de secteurs – notamment le transport longue distance, les produits chimiques et le fer et l’acier – où il s’avère difficile de réduire significativement les émissions. Elle peut également contribuer à améliorer la qualité de l’air et à renforcer la sécurité énergétique. Malgré des objectifs climatiques internationaux très ambitieux, les émissions mondiales de CO2 liées à l’énergie ont atteint un niveau record en 2018. La pollution de l’air extérieur reste également un problème urgent, avec environ 3 millions de personnes qui meurent prématurément chaque année.

L’hydrogène est polyvalent. Les technologies déjà disponibles aujourd’hui permettent à l’hydrogène de produire, stocker, déplacer et utiliser l’énergie de différentes manières. Une grande variété de combustibles sont capables de produire de l’hydrogène, notamment les énergies renouvelables, le nucléaire, le gaz naturel, le charbon et le pétrole. Il peut être transporté sous forme de gaz par des pipelines ou sous forme liquide par des navires, comme le gaz naturel liquéfié (GNL). Il peut être transformé en électricité et en méthane pour alimenter les foyers et l’industrie, et en carburants pour les voitures, les camions, les navires et les avions.

L’hydrogène peut permettre aux énergies renouvelables d’apporter une contribution encore plus importante. Il a le potentiel d’aider à la production variable des énergies renouvelables, comme le solaire photovoltaïque (PV) et l’éolien, dont la disponibilité ne correspond pas toujours bien à la demande. L’hydrogène est l’une des principales options pour le stockage de l’énergie provenant des énergies renouvelables et semble être une option à faible coût pour le stockage de l’électricité sur plusieurs jours, semaines, voire mois. L’hydrogène et les carburants à base d’hydrogène peuvent transporter l’énergie issue des énergies renouvelables sur de longues distances – depuis des régions disposant d’abondantes ressources solaires et éoliennes, comme l’Australie ou l’Amérique latine, jusqu’à des villes gourmandes en énergie situées à des milliers de kilomètres.

Il y a eu des faux départs pour l’hydrogène dans le passé ; cette fois-ci pourrait être différente. Les récents succès du solaire photovoltaïque, de l’éolien, des batteries et des véhicules électriques ont montré que la politique et l’innovation technologique ont le pouvoir de construire des industries mondiales de l’énergie propre. Dans un secteur énergétique mondial en mutation, la polyvalence de l’hydrogène suscite un intérêt accru de la part d’un groupe diversifié de gouvernements et d’entreprises. Le soutien vient des gouvernements qui importent et exportent de l’énergie, ainsi que des fournisseurs d’électricité renouvelable, des producteurs de gaz industriel, des services publics d’électricité et de gaz, des constructeurs automobiles, des compagnies pétrolières et gazières, des grandes sociétés d’ingénierie et des villes. Les investissements dans l’hydrogène peuvent contribuer à favoriser de nouveaux développements technologiques et industriels dans les économies du monde entier, créant ainsi des emplois qualifiés.

L’hydrogène peut être utilisé beaucoup plus largement. Aujourd’hui, l’hydrogène est surtout utilisé dans le raffinage du pétrole et pour la production d’engrais. Pour qu’il contribue de manière significative aux transitions énergétiques propres, il doit également être adopté dans des secteurs où il est presque totalement absent pour le moment, comme les transports, les bâtiments et la production d’électricité.

Cependant, l’utilisation propre et généralisée de l’hydrogène dans les transitions énergétiques mondiales se heurte à plusieurs défis :

• La production d’hydrogène à partir d’une énergie à faible teneur en carbone est coûteuse pour le moment. Selon l’analyse de l’AIE, le coût de la production d’hydrogène à partir d’électricité renouvelable pourrait chuter de 30 % d’ici à 2030 en raison de la baisse des coûts des énergies renouvelables et de la mise à l’échelle de la production d’hydrogène. Les piles à combustible, les équipements de ravitaillement et les électrolyseurs (qui produisent de l’hydrogène à partir d’électricité et d’eau) peuvent tous bénéficier d’une fabrication de masse.
• Le développement de l’infrastructure de l’hydrogène est lent et freine l’adoption généralisée. Les prix de l’hydrogène pour les consommateurs dépendent fortement du nombre de stations de ravitaillement, de leur fréquence d’utilisation et de la quantité d’hydrogène livrée par jour. S’attaquer à ce problème nécessitera probablement une planification et une coordination réunissant les gouvernements nationaux et locaux, l’industrie et les investisseurs.
• L’hydrogène est presque entièrement fourni par le gaz naturel et le charbon aujourd’hui. L’hydrogène est déjà parmi nous à l’échelle industrielle dans le monde entier, mais sa production est responsable d’émissions annuelles de CO2 équivalentes à celles de l’Indonésie et du Royaume-Uni réunis. L’exploitation de cette échelle existante sur la voie d’un avenir énergétique propre nécessite à la fois la capture du CO2 issu de la production d’hydrogène à partir de combustibles fossiles et un plus grand approvisionnement en hydrogène à partir d’électricité propre.
• Les réglementations limitent actuellement le développement d’une industrie de l’hydrogène propre. Le gouvernement et l’industrie doivent travailler ensemble pour s’assurer que les réglementations existantes ne constituent pas un obstacle inutile aux investissements. Le commerce bénéficiera de normes internationales communes pour la sécurité du transport et du stockage de grands volumes d’hydrogène et pour le traçage des impacts environnementaux des différents approvisionnements en hydrogène.

L’AIE a identifié quatre opportunités à court terme pour stimuler l’hydrogène sur la voie de son utilisation propre et généralisée. Se concentrer sur ces tremplins du monde réel pourrait aider l’hydrogène à atteindre l’échelle nécessaire pour faire baisser les coûts et réduire les risques pour les gouvernements et le secteur privé. Si chaque opportunité a un objectif distinct, les quatre se renforcent également mutuellement.

1. Faire des ports industriels les centres névralgiques de la mise à l’échelle de l’utilisation de l’hydrogène propre. Aujourd’hui, une grande partie du raffinage et de la production chimique qui utilise de l’hydrogène à base de combustibles fossiles est déjà concentrée dans les zones industrielles côtières du monde entier, comme la mer du Nord en Europe, la côte du Golfe en Amérique du Nord et le sud-est de la Chine. Encourager ces usines à passer à une production d’hydrogène plus propre permettrait de faire baisser les coûts globaux. Ces grandes sources d’approvisionnement en hydrogène peuvent également alimenter les navires et les camions desservant les ports et alimenter d’autres installations industrielles à proximité, comme les aciéries.
2. S’appuyer sur les infrastructures existantes, comme les millions de kilomètres de gazoducs. L’introduction d’hydrogène propre pour remplacer seulement 5 % du volume des approvisionnements en gaz naturel des pays stimulerait considérablement la demande d’hydrogène et ferait baisser les coûts.
3. Développer l’hydrogène dans les transports grâce aux flottes, au fret et aux corridors. Alimenter des voitures, des camions et des bus à fort kilométrage pour transporter des passagers et des marchandises le long de routes populaires peut rendre les véhicules à pile à combustible plus compétitifs.
4. Lancer les premières routes maritimes internationales du commerce de l’hydrogène. Les leçons tirées de la croissance réussie du marché mondial du GNL peuvent être exploitées. Le commerce international de l’hydrogène doit démarrer rapidement s’il veut avoir un impact sur le système énergétique mondial.

La coopération internationale est essentielle pour accélérer la croissance de l’hydrogène polyvalent et propre dans le monde. Si les gouvernements travaillent à la mise à l’échelle de l’hydrogène de manière coordonnée, cela peut contribuer à stimuler les investissements dans les usines et les infrastructures qui feront baisser les coûts et permettront le partage des connaissances et des meilleures pratiques. Le commerce de l’hydrogène bénéficiera de normes internationales communes. En tant qu’organisation mondiale de l’énergie couvrant tous les carburants et toutes les technologies, l’AIE continuera à fournir des analyses rigoureuses et des conseils politiques pour soutenir la coopération internationale et effectuer un suivi efficace des progrès dans les années à venir.

En guise de feuille de route pour l’avenir, nous proposons sept recommandations clés pour aider les gouvernements, les entreprises et les autres acteurs à saisir cette chance de permettre à l’hydrogène propre de réaliser son potentiel à long terme.