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Quatre technologies qui vont accélérer la révolution de l’hydrogène vert

L’hydrogène vert, pro­duit à par­tir d’énergies renou­ve­lables, ne compte que pour 0,1 % de la pro­duc­tion mon­di­ale d’hydrogène. Pour autant, cette énergie représente un pari ambitieux, et réal­is­able, pour régler les prob­lèmes de pro­duc­tion inter­mit­tente d’énergie et pour décar­bon­er l’industrie lourde. La maîtrise de l’hydrogène vert amène de nom­breux défis, mais les tech­nolo­gies numériques mod­ernes per­me­t­traient de les relever.

Le monde des affaires, les poli­tiques et les investis­seurs voient bien le poten­tiel de l’hydrogène vert pour pal­li­er l’intermittence de cer­taines énergies.

Pro­duit par élec­trol­yse de l’eau (sépa­ra­tion de l’hydrogène et de l’oxygène) à par­tir d’électricité renou­ve­lable, l’hydrogène vert ne compte que pour 0,1 % de la pro­duc­tion mon­di­ale. Mais la baisse des coûts de l’électricité renou­ve­lable et des tech­nolo­gies de l’électrolyse mon­tre que l’hydrogène vert pour­rait devenir le meilleur investisse­ment dans les éner­gies propres.

Pour un grand nom­bre d’acteurs indus­triels, y com­pris ceux des secteurs pétroli­er et gazier, l’hydrogène vert est perçu comme le meilleur moyen de con­tourn­er le prob­lème des éner­gies inter­mit­tentes tout en pour­suiv­ant la décar­bon­a­tion des indus­tries très éner­gi­vores (chimie, transport).

Les défis de l’hydrogène vert

Bien qu’il pro­gresse dans le secteur de l’industrie, l’hydrogène vert fait face à qua­tre grands défis :

• l’optimisation de la con­cep­tion et le retour sur investisse­ment : face à la demande du marché, les indus­triels devront amélior­er leurs usines de pro­duc­tion d’hydrogène vert. Compte tenu du manque de don­nées et de la « jeunesse » du marché, l’optimisation de la con­cep­tion des usines et des sys­tèmes de pro­duc­tion d’hydrogène vert sera coû­teuse et très com­plexe. D’autre part, beau­coup de ces instal­la­tions sont con­stru­ites au sein même de groupes indus­triels exis­tants. Or il sera néces­saire de repenser la con­cep­tion de ces usines afin de lim­iter les impacts sur les opéra­tions exis­tantes durant la phase de tran­si­tion vers l’hydrogène vert ;

• une main‑d’œuvre spé­cial­isée lim­itée et des coûts opéra­tionnels élevés  : alors que le développe­ment de l’hydrogène vert va per­me­t­tre de très nom­breuses créa­tions d’emplois, beau­coup d’individus n’auront pas les apti­tudes néces­saires pour s’insérer dans l’économie hydrogène. Alors que l’industrie pour­suit son chemin vers la matu­rité, elle pour­rait être freinée par le manque de tra­vailleurs spé­cial­isés. D’autre part, l’hydrogène vert fait face à un prob­lème majeur : le coût élevé de son stock­age et de son transport.

Inflam­ma­ble et de faible den­sité volumétrique, l’hydrogène vert néces­site de gros investisse­ments dans des pipelines et des trans­ports spécialisés ;

• grandes pertes d’énergie : à chaque étape de la sup­ply chain, l’hydrogène vert perd énor­mé­ment d’énergie. Autour de 30 à 35 % de l’énergie util­isée pour pro­duire de l’hydrogène sont per­dus pen­dant le procédé de l’électrolyse ; liqué­fi­er ou con­ver­tir l’hydrogène (en ammo­ni­ac par exem­ple) fait per­dre 13 à 25 % d’énergie. D’autre part, l’utilisation de l’hydrogène dans des piles à com­bustible fait per­dre 40 à 50 % d’énergie. Si ces prob­lèmes ne sont pas réglés, il fau­dra aug­menter les pro­duc­tions d’énergies renou­ve­lables pour « nour­rir » les électrolyses ;

• les inter­mé­di­aires : si l’hydrogène vert est pro­duit dans des endroits très ensoleil­lés (Aus­tralie, Tunisie, Espagne, etc.), les inter­mé­di­aires indus­triels se trou­vent sou­vent à des mil­liers de kilo­mètres de là. Con­séquence : il est néces­saire d’installer des pipelines spé­ci­aux avec tout ce que cela implique en ter­mes de coûts et de temps.

Les solu­tions technologiques

Afin d’accélérer la tran­si­tion vers l’hydrogène vert, le secteur peut compter sur des investisse­ments de plus en plus impor­tants, le sou­tien de plus en plus fort des gou­verne­ments, des avancées majeures dans l’ingénierie ain­si que des tra­vailleurs très qualifiés.

Mais ce secteur peut surtout compter sur la révo­lu­tion numérique et notam­ment l’intelligence arti­fi­cielle des objets (AIoT ou Arti­fi­cial Intel­li­gence of Things), com­bi­nai­son d’intelligence arti­fi­cielle et d’Internet des objets capa­ble d’optimiser et d’automatiser des sys­tèmes grâce à la ges­tion de mass­es de don­nées avancées et d’analyses fines. Le numérique peut accélér­er la tran­si­tion vers l’hydrogène vert dans qua­tre grands secteurs :

• les jumeaux numériques : avant d’injecter de l’argent, les investis­seurs veu­lent savoir quelle con­fig­u­ra­tion de sys­tèmes leur per­me­t­tra d’optimiser le retour sur investisse­ment. Les jumeaux numériques peu­vent con­cep­tu­alis­er de mul­ti­ples mod­èles et scé­nar­ios en inclu­ant des vari­ables (météo, infra­struc­tures locales, deman­des des inter­mé­di­aires financiers) afin d’optimiser chaque mod­èle, de max­imiser les investisse­ments et de dimin­uer les risques ;

 la sur­veil­lance et le con­trôle : la con­som­ma­tion d’énergie, la per­for­mance des sites, les taux de pro­duc­tion, la pureté et le stock­age sont des indi­ca­teurs de per­for­mance clés pour la pro­duc­tion d’hydrogène qui requièrent une grande vis­i­bil­ité pour garan­tir des pro­duc­tions effi­caces. L’AIoT per­met de détecter très rapi­de­ment des anom­alies en util­isant des alarmes intel­li­gentes, des cap­teurs de sur­veil­lance de ces indi­ca­teurs et des sys­tèmes de sur­veil­lance et de con­trôle dans le cloud. Grâce à ces sys­tèmes, les coûts peu­vent dimin­uer de 10 à 20 % ;

• les analy­ses de don­nées avancées : l’analyse avancée peut trans­former des don­nées en ren­seigne­ment pour les milieux d’affaires. Pour l’hydrogène vert, les don­nées récoltées à par­tir des sites, des réser­voirs, des pipelines et même des con­di­tions météorologiques peu­vent apporter des recom­man­da­tions pour cor­riger cer­tains prob­lèmes ou max­imiser les productions ;

• le cer­ti­fi­cat d’origine : la garantie d’origine est le préal­able à la monéti­sa­tion de l’hydrogène vert, car elle cer­ti­fie la nature renou­ve­lable de l’électricité con­som­mée. Les instal­la­tions et sys­tèmes de con­trôle pilotés par AIoT trans­met­tent des don­nées en temps réel et per­me­t­tent d’automatiser l’alimentation en élec­tric­ité, mais aus­si la traça­bil­ité du cycle de vie de l’hydrogène vert.

L’hydrogène vert est une solu­tion viable pour la décar­bon­a­tion des secteurs indus­triel, chim­ique et des trans­ports. Grâce à des investisse­ments mas­sifs, au sou­tien des gou­verne­ments, aux avancées dans l’ingénierie et à une main‑d’œuvre très qual­i­fiée, les solu­tions numériques comme l’AIoT garan­tiront la tran­si­tion vers l’hydrogène vert tout en jouant un rôle moteur dans la décar­bon­a­tion au niveau mon­di­al. La baisse spec­tac­u­laire des coûts promise d’ici une dizaine d’années est une chance à saisir par de nom­breux secteurs indus­triels, dont celui des trans­ports (aéro­nau­tique, mar­itime, routier).

À propos de l'auteur

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