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L’hydrogène dans la PPE

Le déploiement à l’horizon 2030/2040 de l’hydrogène est par­ti­c­ulière­ment détail­lé et pré­cis dans la Pro­gram­ma­tion pluri­an­nuelle de l’énergie (PPE). Il nous a sem­blé intéres­sant de pou­voir le pub­li­er presque in exten­so, car il met en per­spec­tive la sit­u­a­tion actuelle et les objec­tifs à atteindre.
 
Élec­trol­yse 
 
« Il faut être prêt à déploy­er des solu­tions français­es en métro­pole à hori­zon 2030–2040 et faire en sorte qu’elles par­ticipent au développe­ment d’une fil­ière com­péti­tive. Ceci sup­pose d’améliorer les tech­nolo­gies de stock­age mas­sif et d’électrolyse. D’ici 2035, il est prévu de pré­par­er le développe­ment et l’intégration des dif­férentes briques tech­nologiques de la tech­nolo­gie de con­ver­sion d’électricité d’origine renou­ve­lable en gaz par la réal­i­sa­tion de démon­stra­teurs de taille suff­isante. […] Cer­taines zones isolées ont déjà besoin de ser­vices de flex­i­bil­ité et de capac­ités de stock­age des éner­gies renou­ve­lables pour décar­bon­er leur pro­duc­tion énergé­tique sans désta­bilis­er leurs sys­tèmes élec­triques. Les zones non inter­con­nec­tées pour­raient à ce titre con­stituer un ter­rain pour des expéri­men­ta­tions, voire des déploiements pilotes […].
 
Les coûts en forte baisse des sys­tèmes d’électrolyse per­me­t­tent d’envisager dès aujourd’hui dif­férents marchés abor­dés ci-dessous. Le coût de pro­duc­tion d’hydrogène par élec­trol­y­seur dépend de la tech­nolo­gie util­isée, de la durée d’utilisation et surtout du prix de l’électricité. Ain­si, les élec­trol­y­seurs alcalins sont capa­bles de pro­duire un hydrogène de 4 à 5 €/kg (soit 100 à 130 €/MWhPCS) pour une durée d’utilisation de l’ordre de 4 000 à 5 000 heures/an et un coût de l’électricité autour de 50 €/MWh. À l’horizon 2030, sur la base d’une indus­tri­al­i­sa­tion forte de ces tech­nolo­gies, l’hydrogène pro­duit par élec­trol­yse pour­rait coûter de l’ordre de 2,5 et 3,5 €/kg (65 à 90 €/MWhPCS). »
 
L’hydrogène indus­triel
 
« Le marché mon­di­al de l’hydrogène est aujourd’hui essen­tielle­ment un marché indus­triel : l’hydrogène est un pro­duit util­isé dans l’industrie pétrolière et dans l’industrie chim­ique. À l’échelle mon­di­ale, le marché de l’hydrogène indus­triel est estimé aujourd’hui à 60 Mt. En France, il représente env­i­ron 1 Mt.
En 2018, le coût de revient de l’hydrogène pro­duit en grande quan­tité à par­tir de pro­duits fos­siles (vapore­for­mage du gaz) s’élève entre 1,5 et 2,5 €/kg (soit de l’ordre de 38 à 65 €/MWh) pour des clients indus­triels con­som­mant de gros vol­umes (raf­finer­ies). Pour cer­tains usages moins inten­sifs suff­isam­ment sta­bles (ver­rerie, agroal­i­men­taire, métal­lurgie, élec­tron­ique) et pour lesquels l’hydrogène est trans­porté et achem­iné par camion – dits “usages indus­triels dif­fus” – son coût de revient se situe entre 10 et 20 €/kg (250 à 510 €/MWh), mais rarement en dessous de 8 €/kg (env­i­ron 200 €/MWh). Il y a donc un poten­tiel de marché acces­si­ble dès aujourd’hui, pour de l’hydrogène pro­duit directe­ment sur site par électrolyse.
 
Un équili­bre devra être trou­vé entre des usages dif­fus, pour lesquels le prix actuel est plus élevé, mais qui impliquent une indus­tri­al­i­sa­tion plus com­plexe […] et des usages plus mas­sifs dont le prix des tech­nolo­gies actuelles est plus impor­tant, mais qui peu­vent per­me­t­tre de rapi­de­ment installer des séries d’électrolyseurs et d’augmenter la puissance. »
 
L’hydrogène mobil­ité
 
« L’hydrogène dans la mobil­ité est com­plé­men­taire aux bat­ter­ies et au bioGNV. Il présente des avan­tages clés pour les usages inten­sifs qui néces­si­tent une forte autonomie et un faible temps de recharge, par­ti­c­ulière­ment en milieu urbain où des mesures sont pris­es pour réduire la pol­lu­tion et les nui­sances sonores. De nom­breux pro­jets voient déjà le jour dans les ter­ri­toires autour de flottes de véhicules pro­fes­sion­nels légers […].
 
En rai­son d’un effet vol­ume encore lim­ité, le coût total de pos­ses­sion d’un véhicule hydrogène reste supérieur à celui des équiv­a­lents ther­miques (entre 20 % et 50 %). Mais moyen­nant un sou­tien au démar­rage, il serait pos­si­ble de cou­vrir le sur­coût des véhicules à pile à com­bustible et d’avitailler des véhicules à un équiv­a­lent au coût de l’énergie pour un diesel. À l’horizon 2030, grâce notam­ment aux pro­grès espérés en ter­mes de coût de l’électrolyse, l’hydrogène décar­boné dis­tribué en sta­tion devrait être à un niveau de prix com­pat­i­ble (< 7 €/kg, soit < 7 € pour 100 km) avec les besoins de la mobil­ité hydrogène.
 
Ces avan­tages se retrou­vent surtout dans cer­tains trans­ports lourds (routi­er, fer­rovi­aire et flu­vial), pour lesquels le poids, l’encombrement et l’énergie embar­quée des bat­ter­ies restent pénal­isants à ce jour. Ces trans­ports lourds sont un levi­er majeur pour assur­er des vol­umes d’hydrogène impor­tants rapi­de­ment et engen­dr­er un écosys­tème autonome par des économies d’échelle en per­me­t­tant de déploy­er plus rapi­de­ment des sta­tions de taille impor­tante. C’est un point clé du mod­èle économique des sta­tions de recharge.
 
Pour dévelop­per la mobil­ité à par­tir d’hydrogène, l’objectif est :
• d’inciter au développe­ment d’une gamme de véhicules lourds non seule­ment routiers, mais aus­si pour d’autres modes (bateaux, trains, aéronautique) ;
• de pour­suiv­re la logique de flottes ter­ri­to­ri­ales. À ce titre, le rôle des col­lec­tiv­ités pour agréger les usages au sein de pro­jets ter­ri­to­ri­aux est pri­mor­dial. D’autres usages pour­ront d’ailleurs être envis­agés dans ces pro­jets ter­ri­to­ri­aux (par exem­ple, mise en par­al­lèle industrie/mobilité). […] »
 
L’hydrogène pour le stockage
 
« En tant que vecteur énergé­tique, l’hydrogène pro­duit par élec­trol­yse est à long terme une solu­tion struc­turante pour l’intégration des éner­gies renou­ve­lables au sys­tème élec­trique : par rap­port à d’autres solu­tions de stock­age telles que les bat­ter­ies, il est actuelle­ment le moyen de stock­age mas­sif inter­saison­nier des éner­gies renou­ve­lables élec­triques inter­mit­tentes le plus promet­teur. Il peut être util­isé égale­ment comme vecteur de stock­age soit par injec­tion directe dans le réseau de gaz, soit par métha­na­tion (pro­duc­tion de méthane de synthèse).
 
Les élec­trol­y­seurs sont égale­ment capa­bles de ren­dre d’autres ser­vices au réseau élec­trique, au même titre que d’autres tech­nolo­gies de stock­age ou d’autres moyens de flex­i­bil­ité (pilotage de la demande, développe­ment des interconnexions). »

À propos de l'auteur

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