Hydrogène Magazine Hydrogen+ Mobilité Verte

L’hydrogène va révolutionner le transport maritime

L’industrie du trans­port mar­itime émet 3 % des gaz à effet de serre (GES). Afin de con­tenir l’augmentation de la tem­péra­ture, comme les autres secteurs, elle devra se décar­bon­er. Com­ment ? Grâce à l’hydrogène vert.

La scène, qui se passe en Bel­gique, entre Anvers et Kruibeke, a été rap­portée par la BBC, fin 2020. Un petit fer­ry nav­igue grâce à un car­bu­rant que beau­coup esti­ment être l’avenir. Ce car­bu­rant, testé sur l’Hydroville, petite embar­ca­tion de 16 pas­sagers, est de l’hydrogène. L’Hydroville a été lancé en 2017. Il s’agit du pre­mier navire de trans­port de pas­sagers util­isant de l’hydrogène. Roy Campe, directeur de ges­tion au sein de CMB Tech, branche R&D de CMB qui pos­sède l’Hydroville, explique : « Nous avons décidé de franchir le pas. Nous devions com­mencer à l’utiliser même s’il n’y avait pas encore de demande. Nous devions débuter à ce moment pour faire en sorte d’être capa­bles de con­stru­ire des bâti­ments à faibles émis­sions dix ans plus tard. Ce n’est pas quelque chose d’instantané. »

Depuis, CMB a con­stru­it d’autres bateaux à hydrogène, dont un fer­ry pou­vant trans­porter 80 pas­sagers et des­tiné au marché japonais.

Diane Gilpin, fon­da­trice de Smart Green Ship­ping Alliance, souligne que les petits navires sont des ter­rains idéaux pour tester des tech­nolo­gies pro­pres qui seront ensuite appliquées aux grands bâti­ments de com­merce. Le trans­port mar­itime émet 3 % des GES, ce qui est finale­ment peu, mais ces émis­sions pour­raient grimper à 50 % d’ici à 2050, selon les pro­jec­tions de l’Organisation mar­itime internationale.

En 2018, plusieurs gou­verne­ments ont plaidé pour une réduc­tion des GES de moitié à l’horizon 2050, mais l’industrie est assez lente à met­tre des mesures en place.

Faire avancer un énorme navire demande beau­coup d’énergie. Il y a de plus en plus de gros bâti­ments qui sil­lon­nent les mers alors que le com­merce inter­na­tion­al ne cesse de croître. Pour réduire les émis­sions, plusieurs solu­tions exis­tent : un meilleur design des navires, de nou­velles tech­nolo­gies pour capter le vent, la réduc­tion de la vitesse pour économiser le car­bu­rant ou encore un moin­dre emport de marchan­dis­es sur les bateaux.

Le pro­gramme hydrogène de CMB n’est qu’un exem­ple par­mi d’autres. De nom­breuses entre­pris­es tes­tent la manière dont l’hydrogène, et d’autres car­bu­rants pro­duits à par­tir de l’hydrogène, comme l’ammoniaque et le méthanol, pour­raient être util­isés comme car­bu­rants bas car­bone pour l’industrie du trans­port mar­itime du futur. Ces car­bu­rants, dits « syn­thé­tiques », sont promet­teurs, car ils sont pro­duits grâce à de l’électricité pro­pre, c’est-à-dire elle-même pro­duite par pan­neaux solaires ou éoli­ennes, mais aus­si, car ils sont brûlés sans émet­tre de GES.

C’est notam­ment le cas de Maer­sk, plus grande entre­prise de trans­port mar­itime du monde, qui a annon­cé en 2018 son inten­tion de se lancer dans des opéra­tions sans car­bone dès 2050 (et de réduire ses émis­sions de 60 % dès 2030). D’autres com­pag­nies lui ont emboîté le pas, comme Mediter­ranean Ship­ping Com­pa­ny et CMA CGM, sociétés qui investis­sent mas­sive­ment dans des tech­nolo­gies neu­tres en carbone.

Les engage­ments du secteur privé sont encour­agés (ou for­cés) par ceux pris par les gou­verne­ments. En décem­bre 2019, l’Union européenne s’était engagée à éten­dre le sys­tème d’échange d’émissions au trans­port mar­itime. Cela devrait entr­er en vigueur en 2022. Aux États-Unis, le plan cli­mat du prési­dent Biden devait men­er à un accord inter­na­tion­al pour réduire les émis­sions glob­ales du trans­port maritime.

Pourquoi l’hydrogène ?

L’hydrogène n’est pas la seule alter­na­tive dans les car­bu­rants. Les bio­car­bu­rants, pro­duits à par­tir de déchets agri­coles par exem­ple, en sont d’autres. En revanche, l’essentiel de leur pro­duc­tion, qui est lim­itée, sert dans d’autres secteurs. Reste qu’en 2019, Maer­sk a fait voy­ager un navire neu­tre en car­bone entre Rot­ter­dam et Shang­hai, aller-retour, avec 20 % de biocarburant.

Les bat­ter­ies recharge­ables util­isant de l’électricité renou­ve­lable pour­raient égale­ment être une option intéres­sante. En revanche, elles ne sont pas assez puis­santes pour ali­menter en énergie de très gros navires tra­ver­sant les océans.

Il reste donc l’hydrogène et les autres car­bu­rants syn­thé­tiques. Une étude pub­liée par le Glob­al Mar­itime Forum en mars 2021 exam­i­nait 106 pro­jets « zéro émis­sion » des­tinés au trans­port mar­itime. La moitié de ces pro­jets con­cer­nait l’hydrogène, le décrivant comme source de car­bu­rant bas car­bone. Cette énergie béné­fi­cie en out­re d’un énorme avan­tage : il est facile d’adapter les navires aux piles à com­bustible. Ain­si, l’hydrogène pour­rait rem­plac­er les car­bu­rants actuels dans 43 % des voy­ages entre les États-Unis et la Chine sans aucun change­ment, et dans 99 % des voy­ages avec des change­ments mineurs, dans les opéra­tions ou les capac­ités du moteur.

Mais d’autres voies sont explorées. La société bri­tan­nique Steamol­o­gy, par exem­ple, n’utilise pas de pile à com­bustible ni le sys­tème d’électrolyse. L’hydrogène est brûlé avec de l’oxygène pur. Cela actionne une tur­bine qui génère de l’électricité. Cette tech­nolo­gie est déjà testée sur les trains et elle dis­pose d’un fort poten­tiel pour le trans­port maritime.

Reste que l’essentiel de l’hydrogène est pro­duit avec des éner­gies fos­siles. En fait, 6 % de la pro­duc­tion mon­di­ale de gaz naturel et 2 % de la pro­duc­tion mon­di­ale du char­bon ser­vent à pro­duire de l’hydrogène. Celui-ci est util­isé pour le trans­port mar­itime qui tient effec­tive­ment son objec­tif « zéro émis­sion », mais sans pour autant être bas car­bone. En fait, 95 % des 70 mil­lions de tonnes d’hydrogène pro­duites par an sont de l’hydrogène dit « gris ». Chaque kilo d’hydrogène fab­riqué pro­duit 10 kg de CO2.

L’hydrogène dit « bleu » est pro­duit avec la tech­nolo­gie « car­bon cap­ture, uti­liza­tion and stor­age » (CCUS : cap­ta­tion, util­i­sa­tion et stock­age du car­bone). De ce fait, 50 à 90 % des émis­sions de CO2 sont cap­tées, soit 5 à 9 kg de CO2 par kilo d’hydrogène produit.

L’hydrogène peut égale­ment être pro­duit sans énergie fos­sile, en util­isant des éner­gies renou­ve­lables avec le procédé d’électrolyse. C’est l’hydrogène « vert ». Ce procédé est cher et seule­ment 0,1 % de l’hydrogène est pro­duit de cette façon. « L’hydrogène vert peut vrai­ment être sans émis­sion tout au long de son cycle, c’est-à-dire de l’extraction du car­bu­rant jusqu’à sa com­bus­tion, en pas­sant par sa pro­duc­tion », indique Marie Huba­to­va, experte dans le trans­port mar­itime au sein de l’Environmental Defence Fund.

Le prob­lème aujourd’hui est la disponi­bil­ité de l’hydrogène vert. Xiaoli Mao, chercheur à l’International Coun­cil Clean Trans­porta­tion, indique que les pro­duc­teurs de car­bu­rant « atten­dent qu’il y ait une demande avant d’investir dans la pro­duc­tion d’hydrogène vert, aus­si, on est face au prob­lème de “l’œuf ou la poule”, à savoir qui du trans­port mar­itime ou des pro­duc­teurs de car­bu­rant dévelop­pera sa tech­nolo­gie en premier ».

De son côté, CMB, en con­stru­isant ses pro­pres sta­tions d’avitaillement en hydrogène pour ses voitures, auto­bus et navires, fait office de pio­nnier. Ces sta­tions pro­duiront de l’hydrogène par élec­trol­yse. Roy Campe souligne que l’objectif est aus­si de mon­tr­er qu’il y a un véri­ta­ble pro­jet d’affaires autour de l’hydrogène vert pro­duit par élec­trol­yse. Créer la demande, en somme.

Les avan­tages et les défis pour le trans­port maritime

Près de 70 mil­lions de tonnes d’hydrogène sont pro­duites chaque année pour un usage indus­triel à tra­vers le monde. À eux seuls, les États-Unis en pro­duisent 10 mil­lions de tonnes. Le marché de l’hydrogène doit nor­male­ment croître, car les entre­pris­es privées et les États cherchent à aug­menter les capac­ités de pro­duc­tion. Il y a une très forte demande d’énergie pro­pre. L’Allemagne, par exem­ple, espère dévelop­per des élec­trol­y­seurs pour hydrogène vert à usage domes­tique d’une capac­ité de 10 gigawatts d’ici à 2040.

D’autre part, l’hydrogène peut être stocké en grandes quan­tités sur de longues péri­odes. C’est très avan­tageux pour le secteur du trans­port en général et celui du trans­port mar­itime en particulier.

L’hydrogène bleu et l’hydrogène vert sont promet­teurs pour le trans­port mar­itime et la réduc­tion des GES. De plus, les piles à com­bustible sont rel­a­tive­ment silen­cieuses, lim­i­tant ain­si la pol­lu­tion sonore, et ne relâchent dans l’air que de la vapeur d’eau et de l’oxygène.

Con­cer­nant les défis, le plus gros est d’ordre financier. L’hydrogène gris coûte de 1 à 2 dol­lars le kilo, ce qui est raisonnable et donc com­péti­tif. En revanche, ce type d’hydrogène ne per­met pas de réduire dras­tique­ment les émis­sions de GES. L’hydrogène bleu est 30 à 80 % plus cher que le gris, mais le vert coûte qua­tre fois plus que le gris. Néan­moins, le prix de l’hydrogène bleu ou vert au détail devrait baiss­er en même temps que celui de l’électricité renou­ve­lable. Les gou­verne­ments doivent pro­mou­voir et favoris­er les investisse­ments privés dans l’hydrogène vert et ses tech­nolo­gies, et dévelop­per les infra­struc­tures pour l’avitaillement et le trans­port de l’hydrogène bleu et de l’hydrogène vert afin de les ren­dre plus com­péti­tifs par rap­port au gris.

Mal­gré le défi de son coût, l’hydrogène est assuré­ment l’option la plus promet­teuse pour le trans­port mar­itime. Beau­coup d’entreprises lead­ers dans ce secteur, mais aus­si dans celui de l’énergie, l’ont bien com­pris et ont com­mencé à inve­stir en R&D pour réduire les coûts de pro­duc­tion et explor­er les ten­dances et les évo­lu­tions. Néan­moins, il est évi­dent que les gou­verne­ments devront soutenir mas­sive­ment la fil­ière pour réduire de manière sig­ni­fica­tive le coût très élevé de l’hydrogène vert et le ren­dre aus­si com­péti­tif que les car­bu­rants traditionnels.

En 2020, une étude com­mandée par l’International Coun­cil on Clean Trans­porta­tion avait déter­miné que le coût de pro­duc­tion de l’hydrogène vert pou­vait être divisé par deux d’ici à 2050 aux États-Unis et en Europe grâce à des avan­tages financiers per­me­t­tant de pro­mou­voir la R&D. De même, une taxe car­bone de 50 dol­lars par tonne de CO2 per­me­t­trait à l’hydrogène bleu d’être plus com­péti­tif que le gris.

Déjà, la nou­velle régle­men­ta­tion de l’Organisation mar­itime inter­na­tionale entrée en vigueur en 2020 et fix­ant le taux de soufre dans le car­bu­rant à 0,5 % (con­tre 3,5 % aupar­a­vant) a poussé les com­pag­nies à explor­er cette option hydrogène. L’étude du Glob­al Mar­itime Forum a mon­tré que les pro­jets pilotes con­cer­nant l’hydrogène ont triplé entre 2019 et 2021. Cer­taines com­pag­nies ont amélioré leur pro­pre régu­la­tion d’émissions, comme l’ensemble des com­pag­nies opérant des fer­ries dans les fjords de Norvège, qui ont décidé d’être zéro émis­sion dès 2026.

Maer­sk et les porte-con­teneurs au méthanol
En décem­bre 2021, Maer­sk, leader mon­di­al de la ligne régulière, a présen­té des images de syn­thèse de ses futurs porte-con­teneurs nav­iguant grâce au méthanol vert. Fait intéres­sant, les cuves n’empiéteront pas sur l’espace de chargement.

Les futurs porte-con­teneurs de 16 000 EVP (équiv­a­lents vingt pieds) seront donc propul­sés au méthanol vert, mais aus­si au fioul à faible teneur en soufre (moins de 0,5 %). Les bâti­ments ont été com­mandés en août 2021 au con­struc­teur sud-coréen Hyundai Heavy Indus­tries (HHI), pour des livraisons prévues en 2023 et 2024.

Les navires seront longs de 350 mètres et larges de 53,3 mètres, avec 21 rangées de con­teneurs. Grâce à un vol­ume plus impor­tant que les anciens et 15 282 EVP, ils auront de l’espace sup­plé­men­taire pour une travée de con­teneurs de plus.

La propul­sion au méthanol a été dévelop­pée par le con­sor­tium indus­triel com­posé de MAN ES, de Hyundai et d’Alfa Laval.

Afin de ne pas per­dre d’espace pour les car­gaisons, la passerelle et les zones de loge­ment ont été déplacées à l’avant du bâti­ment et les gaz d’échappement du moteur sont évac­ués par l’arrière, à bâbord, via un enton­noir asymétrique.

Cette nou­velle série de navires bat­tra pavil­lon danois et sera classée par l’American Bureau of Ship­ping (ABS).

Pour financer ce pro­jet, Maer­sk a émis une pre­mière oblig­a­tion verte de 564 mil­lions d’euros sur dix ans. La société anticipe un béné­fice avant intérêts et impôts de près de 20 mil­liards de dollars.

Maer­sk est par ailleurs dev­enue action­naire de la start-up Waste­Fu­el qui pro­duit des car­bu­rants verts et notam­ment du biométhanol.

Reste la ques­tion de l’approvisionnement. La pro­duc­tion de méthanol vert à par­tir d’hydrogène vert et de CO2 cap­té est très chère. Maer­sk anticipe un coût du méthanol vert égal à celui du car­bu­rant con­ven­tion­nel, soit 2 000 dol­lars la tonne en con­sid­érant que deux tonnes de méthanol équiv­a­lent à une tonne de fioul à 3,5 % de teneur en soufre.

À propos de l'auteur

Hydrogen+

Créée fin 2015 sous la forme d’un supplément thématique de Green Innovation, la revue Hydrogen+ est la plus ancienne et la seule publication internationale en langue française consacrée au marché de l’hydrogène, à son actualité et aux innovations de la filière. Diffusé sur les principaux salons professionnels, sur support numérique et par abonnement, Hydrogen+ constitue un outil d’information et d’influence unique de la filière hydrogène. Déploiement de la filière, mobilité, transport lourd ou encore industrie, Hydrogen+ couvre l’ensemble des sujets qui occupent la filière et se veut être un outil dédié à son développement. Hydrogen+ est par ailleurs partenaire des principaux événements professionnels en France et en Europe, ainsi que des principaux acteurs associatifs du secteur.

Bienvenue sur Innovation24.news,
le portail d'information dédié à l'innovation et au développement durable des publications de Consilde Media Group. Ce site regroupe une sélection d'articles et d'entretiens rédigés par des spécialistes des questions environnementales et publiés dans nos différents magazines.

.