Novembre 2022
sommaire
Réalités industrielles
Hydrogène et décarbonation
Ce numéro a été coordonné
par Claude TRINK et Mathieu MONVILLE
Préface
Par Roland LESCURE
Ministre délégué chargé de l’Industrie
Introduction : Quelle stratégie pour la filière de l’hydrogène décarboné ? Par Claude TRINK et Mathieu MONVILLE
Par Claude TRINK et Mathieu MONVILLE
Stratégie nationale
L’hydrogène décarboné : une stratégie interministérielle et une gouvernance rénovée
Par Hoang BUI
Secrétariat général pour l’investissement, sous l’autorité du Premier ministre
La France a construit une stratégie Hydrogène qui doit garantir son indépendance. Au travers de cette stratégie qu’elle a dotée de moyens financiers substantiels (8,9 Mds€), elle vise à produire son hydrogène par électrolyse et accélérer le déploiement de sa décarbonation, tout en portant une ambition industrielle d’envergure mondiale. Elle fait ainsi la course dans le peloton de tête. À la sortie de la crise sanitaire, les services de l’État se sont mis en ordre de bataille et ont adopté une nouvelle gouvernance, où ils travaillent systématiquement en interministériel ‒ un travail à la base des plans d’investissement France Relance, puis France 2030 ‒ et en interaction permanente avec les acteurs privés, au travers notamment du Conseil national de l’hydrogène. La crise du gaz a renforcé encore plus la conviction collective qu’il faut sortir en urgence de notre dépendance aux hydrocarbures fossiles, et ce grâce à l’hydrogène et à nos énergies décarbonées. Mais la route est encore longue et pavée d’embûches. L’hydrogène est-il toujours la meilleure solution ? Nous sommes-nous lancés trop tôt dans l’électrolyse ? S’agit-il d’un investissement sans regret ? Disposerons-nous d’assez d’électricité et d’équipements « Made in France » pour installer 6,5 GW de capacités d’électrolyse d’ici à 2030 ? Réussirons-nous, grâce à ce déploiement massif, à faire baisser le coût de l’hydrogène décarboné produit ? Pour ce faire, pouvons-nous compter sur l’innovation, l’augmentation de la puissance et des performances des électrolyseurs et la construction de gigafactories d’équipements grâce au soutien financier exceptionnel apporté dans le cadre du programme européen IPCEI, avec pour but d’accompagner le dynamisme de nos industriels ? Quand nos voisins, l’Espagne ou l’Allemagne, nous pressent d’investir dans des infrastructures de transport d’hydrogène par pipeline , avons-nous raison de dire non en raison des coûts échoués, et ce même si de grands industriels nous le demandent ? Et si la vraie question, c’était plutôt : quand ? C’est-à-dire quand devrions-nous réexaminer la question des infrastructures qui pourraient être nécessaires pour le développement de nos propres bassins d’hydrogène ? L’Allemagne, qui doit importer massivement de l’hydrogène vert, va-t-elle déstabiliser la production européenne locale, et surtout française ? Quels seront le prix de cet hydrogène liquéfié (ou ammoniac) importé via les terminaux de l’Europe du Nord et le coût de sa distribution ? Comment retrouver nos repères économiques alors que le prix de l’électricité, qui représentait jusqu’à présent 70 % du coût de l’hydrogène décarboné produit, a été multiplié par presque 9 (en juillet 2022 par rapport à fin 2020) et que celui du gaz naturel a été multiplié par 6 ? Et si le plus important, c’était l’équipage ? Notre capacité à nous écouter les uns les autres, à comprendre l’environnement qui nous entoure et les évolutions économiques et techniques pour réajuster en permanence, ensemble, notre route ? Mais aussi notre capacité à savoir changer de cap quand le chemin tracé nous mène à une impasse.
Une stratégie ambitieuse de développement de l’hydrogène en France : enjeux et défis
Par Philippe BOUCLY
Président de France Hydrogène
La stratégie française de l’hydrogène repose sur trois piliers : 1) décarboner l’industrie et s’appuyer sur les grandes quantités d’hydrogène nécessaires pour développer une filière française de l’électrolyse compétitive ; 2) décarboner la mobilité professionnelle (lourde ou intensive) ; et 3) maintenir un haut niveau d’excellence pour la recherche française et l’innovation et développer les compétences ainsi que la formation. Pour atteindre les objectifs fixés, la filière française de l’hydrogène doit changer d’échelle et mutualiser les usages de façon à réduire les coûts. Il faut également promouvoir la neutralité technologique et, à côté de l’électrolyse, développer d’autres modes de production (vaporeformage du gaz naturel et CCS, thermolyse de la biomasse, plasmalyse du méthane, etc.). En outre, les politiques de soutien de l’Europe doivent pouvoir s’élargir à l’hydrogène bas-carbone, notamment pour atteindre les cibles ambitieuses affichées par le plan « REPower EU ». Le déploiement des technologies de l’hydrogène doit être un levier de réindustrialisation. Enfin, accéder à moyen terme à une électricité peu chère et à un marché organisé de l’hydrogène grâce à une infrastructure de transport et de stockage adaptée est un enjeu clé pour les producteurs et les consommateurs.
Enjeux réglementaires de la maîtrise des risques liés aux nouvelles technologies de l’hydrogène
Par Bruno DEBRAY, Benno WEINBERGER et Franz LAHAIE
Ineris, Verneuil-en-Halatte
L’hydrogène en tant que vecteur énergétique est identifié comme une brique technologique pour la transition vers une énergie à faible émission de carbone. Le nombre des installations mettant en œuvre l’hydrogène et des véhicules utilisant ce gaz comme carburant est appelé à augmenter. Leur diversité devrait également s’accroître. La réglementation va devoir accompagner ces évolutions. Nous présentons dans cet article le cadre réglementaire général applicable aux technologies de l’hydrogène et quelques-uns des enjeux et défis de l’adaptation de ces réglementations pour favoriser l’essor des installations et composants nécessaires à la production de ce gaz et de ses nouvelles applications en matière de mobilité.
Hydrogène, le point de vue d’un régulateur Par Ivan FAUCHEUX Membre du collège de la Commission de régulation de l’énergie (CRE)
Par Ivan FAUCHEUX
Membre du collège de la Commission de régulation de l’énergie (CRE)
Un atout majeur dans la stratégie française : le projet important d’intérêt européen commun (PIIEC/IPCEI) sur l’hydrogène
Par Olivier MARFAING
Direction générale des Entreprises (DGE), ministère de l’Économie, des Finances et de la Souveraineté industrielle et numérique
Le développement de la filière hydrogène recouvre un double enjeu, à la fois écologique et économique. Les stratégies européenne et française annoncées en 2020 fixent un cap ambitieux sur ces deux plans, tout en prenant acte de l’ampleur de la mutation industrielle et des investissements nécessaires pour faire émerger cette filière. Un appui des États est indispensable pour soutenir la R&D, l’industrialisation et le déploiement des technologies associées. Une action politique forte aux échelles française et européenne a ainsi permis de donner à la fin 2020 le coup d’envoi d’un projet important d’intérêt européen commun (PIIEC) sur l’hydrogène. Dans cet article, nous présentons l’outil important qu’est ce PIIEC et les modalités de sa mise en œuvre au profit de l’hydrogène sur les années 2021-2022. Nous procéderons à un premier retour d’expérience et donnerons de premières perspectives.
Accompagner le déploiement de la filière hydrogène française opéré à l’initiative des écosystèmes territoriaux
Par David MARCHAL et Luc BODINEAU
Ademe
L’Ademe (Agence de la transition écologique) soutient la technologie hydrogène depuis plus de quinze ans sur le volet R&D et, depuis 2018, en ce qui concerne le déploiement d’écosystèmes territoriaux. Pour l’Agence, son soutien doit poursuivre un triple objectif : pouvoir décarboner massivement certains secteurs ne disposant d’aucune autre alternative (mobilité lourde, industrie), accompagner la maturation d’une filière industrielle française et assurer le développement d’un hydrogène s’accompa-gnant de bénéfices pour le système électrique. Dans cet article, nous rappelons le fait que la filière a atteint la maturité technologique et précisons les enjeux de R&D futurs. Par ailleurs, nous décrivons les marchés à soutenir prioritairement en termes de compétitivité-prix et d’enjeux industriels. Nous faisons également un focus particulier sur les écosystèmes territoriaux qui constituent un des marchés de court terme pour amorcer le développement de la filière dans les territoires et offrent de premiers débouchés aux industriels avant la mise en place de dispositifs de soutien plus massifs. Enfin, un éclairage est apporté sur l’exercice de prospective qu’est Transition(s)2050, lequel permet de conforter les orientations des politiques publiques et d’identifier des secteurs prometteurs aujourd’hui non soutenus.
Projets de territoires et enjeux de développement des services et compétences pour la filière
Le bassin houiller lorrain, un territoire qui s’intéresse de longue date à l’hydrogène
Par Gilbert PITANCE
Président du conseil de l’IUT de Moselle-Est et premier directeur d’ALPHEA
Les régions dotées d’une industrie lourde et, à ce titre, fortes consommatrices d’énergie ont toujours travaillé sur le long terme, s’appuyant notamment sur des études prospectives. L’une d’elles, la Lorraine, a vécu la fin de ses activités sidérurgiques et charbonnières. La naissance de la production d’électricité nucléaire à Cattenom a suscité l’engagement d’une réflexion sur la production massive d’hydrogène, une réflexion menée dans le cadre d’une cellule de veille technologique et de différents essais et études réalisés dès 1995. Sa proximité avec l’Allemagne voisine a permis à la région Lorraine d’initier des contacts fructueux avec des organismes poursuivant le même but qu’elle, celui du développement d’une filière hydrogène. Les données collectées et l’élan donné par l’association ALPHEA ont permis, malgré l’arrêt de l’activité de cette structure en 2017, d’opérer un rebond dans le cadre de la mise en œuvre des stratégies nationales Hydrogène respectives de la France et de l’Allemagne, notamment en proposant à l’espace transfrontalier considéré une activité de remplacement lors de l’arrêt de l’une des dernières centrales au charbon encore en activité en France, celle de Émile-Huchet à Saint-Avold (en Moselle).
Stratégie Hydrogène : une nouvelle étape de la réindustrialisation d’un territoire frontalier
Par Claude TRINK
Président du Pôle de plasturgie de l’Est (PPE)
et Gilbert PITANCE
Délégué général de PPE
Un programme de développement industriel pour la Moselle-Est a été défini dans le cadre d’une réindustrialisation devenue indispensable à la suite d’une série d’arrêts d’activités industrielles. Ce programme s’appuie sur une connaissance développée localement depuis trente ans en matière d’utilisation de l’hydrogène et s’oriente principalement dans deux directions : d’une part, la mise en place progressive d’équipements de production massive d’hydrogène afin de satisfaire les besoins de la mobilité lourde et surtout de la décarbonation des industries avoisinantes et de la sidérurgie sarroise en adaptant les infrastructures de transport et de stockage déjà existantes ; et, d’autre part, la création d’un centre de formation et de certification afin de développer les compétences professionnelles nécessaires. Ce programme s’inscrit ainsi dans la mise en place d’une vallée Hydrogène transfrontalière étendue à la Sarre, au Luxembourg et à la Belgique.
ISTHY : un centre d’essai et de certification au service de la filière hydrogène
Par Michel ROMAND, Haitham S. RAMADAN et Paul MOROT
ISTHY (Institut du STockage HYdrogène)
L’Institut du STockage HYdrogène (ISTHY) est un laboratoire industriel dédié aux acteurs de la filière hydrogène, qu’ils soient intégrateurs, fabricants ou utilisateurs, et aux organismes impartiaux du domaine. L’activité de cet institut réside dans la réalisation d’essais de conformité et de certification qui s’appliquent aux réservoirs ou aux systèmes de stockage de l’hydrogène avant leur mise sur le marché. Pour ce faire, ISTHY s’appuie sur les référentiels réglementaires ou normatifs spécifiques aux différents marchés applicatifs (mobilité, stationnaire, transport, etc.). L’ISTHY contribue, au travers de son académie de formation, à la diffusion des connaissances sur l’hydrogène au sein des ressources humaines de la filière et participe à la recherche partenariale et collaborative. Dans cet article, nous aborderons d’un point de vue scientifique les principales technologies de stockage de l’hydrogène, les différents modes et systèmes existants, en insistant sur leurs caractéristiques et leur positionnement par rapport aux différents marchés applicatifs. Nous procéderons à un bref rappel des référentiels d’essai et de certification existants pour faciliter le travail d’appréhension du sujet par le lecteur.
Un projet de formation ancré dans un territoire pour une montée en compétence des techniciens de l’hydrogène : le projet « Terre de SyHyEn »
Par Thierry ZIMNY
Professeur en chimie analytique à l’Université de Lorraine
et Mathieu MONVILLE
Chef de projet Hydrogène au Pôle de plasturgie de l’Est (PPE)
La crise écologique et énergétique actuelle accélère le développement en France d’une filière de production massive d’hydrogène bas-carbone, un développement soutenu par une politique publique incitative. Dans cette compétition internationale annoncée, un enjeu crucial est d’anticiper les besoins en formation, de mettre en place des cursus évolutifs qui s’adaptent aux besoins des acteurs de la filière. Des initiatives territoriales apparaissent, mais sont encore peu nombreuses pour pouvoir répondre aux défis qui nous attendent. Le projet « Terre de SyHyEn », labellisé par le pôle de compétitivité Materalia, est une illustration de la mise en relation, au service d’une ambition économique et écologique, d’un territoire et d’acteurs de la formation technologique s’appuyant sur un réseau d’Instituts technologiques universitaires (IUT).
Un cursus d’excellence pour former des ingénieurs-experts en matière d’hydrogène-énergie
Par Pr Nadia YOUSFI STEINER
Professeure des universités
Lauréat du programme « Initiatives d’excellence en formations innovantes » mis en place par le gouvernement en 2012, le cursus Master en ingénierie (CMI) du réseau FIGURE a conduit à une transformation profonde et durable des universités tant en termes de pratiques d’enseignement qu’en termes de qualité des formations dispensées. Le CMI H3E est l’un de ces cursus ; il a été créé en 2014 à l’Université de Franche-Comté pour former des cadres scientifiques et techniques aux métiers de l’hydrogène, des étudiants devant faire preuve de capacités d’innovation et d’une ouverture sociétale renforcées. Bénéficiant d’un écosystème Formation-Recherche-Industrie exceptionnel ‒ deux grands laboratoires pionniers dans le domaine de l’hydrogène, un tissu industriel fortement impliqué, une région labélisée « Territoire Hydrogène » dès 2016 et une université qui compte l’hydrogène parmi ses thèmes prioritaires de formation ‒, le CMI H3E œuvre à proposer une formation d’excellence pour une filière en plein essor. Il s’appuie pour cela sur une offre de formation se déclinant en deux masters (en ingénierie électrique et en ingénierie thermique) et sur un corps professoral constitué d’experts reconnus.
Nouveaux usages
La décarbonation de la filière sidérurgique : les enjeux du défi de l’« acier vert »
Par Jean-Pierre BIRAT
Fondateur et président de IF Steelman
La sidérurgie, qui est à l’origine dans le monde de 7 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre, est confrontée au défi de réduire ses émissions de 55 % en 2030 et d’atteindre la neutralité carbone, le « Net Zéro », d’ici à 2050. Comme l’acier restera longtemps nécessaire à la société, des solutions en rupture sont à mettre en œuvre pour atteindre ces objectifs très ambitieux. La R&D a été très active depuis trente ans pour les décrire et les expérimenter jusqu’à atteindre des niveaux élevés de maturité technologique (TRL ‒ Technology Readiness Level). Si elles ne sont pas encore complètement mûres, c’est que le business model nécessaire pour les financer reste élusif. Une des solutions est la réduction directe du minerai de fer à l’hydrogène vert en substitution à la réduction-fusion au carbone dans les hauts fourneaux. Dans cet article, nous faisons le point sur les voies de rupture envisagées en insistant sur l’hydrogène : en France, des projets très avancés sont en cours chez ArcelorMittal. De même, dans la « Grande région Sarlorlux », une production d’hydrogène est en projet sur le territoire français avant d’être injectée dans les hauts fourneaux sarrois.
Les carburants de synthèse produits à partir d’hydrogène électrolytique et des émissions de CO2 du secteur cimentier : un vecteur de décarbonation du transport maritime
Par Pierre DE RAPHÉLIS-SOISSAN
Directeur du Développement d’Hynamics
et Arthur PARENTY
Chargé des Affaires publiques d’Hynamics
Responsable de 2,5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, le transport maritime inter-national fait partie des secteurs particulièrement difficiles à décarboner. Parmi les vecteurs de décarbonation possibles et permettant de conserver un service acceptable pour l’économie, les carburants de synthèse produits à partir d’hydrogène électrolytique et de CO2 disposent d’avantages certains : sous forme de méthanol de synthèse, ils peuvent être utilisés pour alimenter les systèmes de motorisation à combustion existants ; en outre, ils ne nécessitent pas un recours à la biomasse. Si de nombreux projets de production massive de carburants de synthèse se développent à travers l’Europe, certains défis industriels, énergétiques et réglementaires doivent encore être relevés pour libérer le plein potentiel de cette filière.
La mobilité décarbonée : le premier projet de rétrofit d’autocar, l’expérience normande avec Nomad
Par Thomas TIXIER
Responsable Marketing territorial Transdev Normandie
Amandine ALLARD
Directrice Clients Transdev Normandie
et Antoine MILLET
Responsable d’exploitation Transdev Le Havre
Initié par Transdev Normandie avec la région Normandie et mené pendant deux ans en coopération avec une douzaine d’acteurs institutionnels, industriels et universitaires, le projet Nomad Car Hydrogène est la première expérience au monde de rétrofit, avec la transformation d’un car thermique diesel en autocar électrique hydrogène. En contribuant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et des polluants atmosphériques, le Nomad Car Hydrogène est une solution de mobilité durable et Zéro émission. Il contribue à l’atténuation du changement climatique et à la protection de la qualité de l’air en région Normandie, tout en ouvrant la voie à une nouvelle filière industrielle de rétrofit opérant à plus grande échelle ainsi qu’à l’allongement de la durée de vie des véhicules lourds. Par son caractère collaboratif et innovant, ce projet contribue à l’émergence d’un écosystème H2 en Normandie. En effet, il préfigure les besoins et ressources nécessaires à son développement, tels que la formation des collaborateurs des entreprises du secteur, la connaissance des impacts environnementaux associés au cycle de vie des nouveaux véhicules à hydrogène, l’analyse sociologique des parties prenantes, la reprogrammation des stations d’avitaillement, l’adaptation des cahiers des charges des collectivités, la redéfinition des procédures risques et incidents (en lien avec les services d’incendie et de sécurité (SDIS)), l’élaboration d’une documentation réglementaire et juridique adaptée et l’expertise technique du rétrofit en tant que tel.
Hydrogène et transport de marchandises par camions
Par Jean-Pierre HAUET
Président du comité scientifique d’Équilibre des énergies
et Servan LACIRE
Directeur R&D et Innovation de Bouygues Énergies & Services et vice-président du groupe Énergies durables Centrale Supelec
L’hydrogène d’origine électrolytique est susceptible de concourir, aux côtés de l’usage direct de l’électricité, à la décarbonation de l’économie. Le marché des transports professionnels, aussi bien routiers que ferroviaires ou maritimes, est souvent cité comme un débouché potentiel important de l’hydrogène. Une étude réalisée par Équilibre des énergies a évalué le marché potentiel des transports routiers de marchandises et analysé les infrastructures à mettre en place aux horizons 2030 et 2050 pour que ce marché puisse se développer. Celle-ci montre que le marché de l’hydrogène destiné aux camions peut s’ouvrir si des corridors de l’hydrogène sont mis en place au niveau transeuropéen. Mais la concurrence avec les systèmes de route électrique est à prendre en considération.
Le train à hydrogène
Par Stéphane KABA et Laurent DUFOUR
Alstom
Contributeur majeur du secteur des mobilités, le transport ferroviaire présente un fort potentiel de croissance (passagers, fret) étant donné son rôle fondamental dans la transition écologique. Dans un contexte où plus de la moitié du réseau ferroviaire européen n’est pas électrifié, l’utilisation massive de trains diesel n’est plus compatible avec les objectifs de neutralité carbone à atteindre à l’horizon 2050. Les pouvoirs publics cherchent donc à verdir l’ensemble des mobilités en favorisant le transfert modal des mobilités vers le train et en remplaçant les flottes de trains diesel par des solutions 100 % décarbonées. L’introduction de piles à combustible hydrogène dans le ferroviaire est une alternative pertinente dans cette course à la décarbonation. Les profils des missions constitutives du rail représentent en effet un cas d’usage immédiat et préférentiel de l’hydrogène en réponse à des besoins massifs, prédictifs, localisables et pérennes. Cette technologie offre également des niveaux de performance élevés en termes d’autonomie, de vitesse, de capacité et de confort. Enfin, le déploiement à grande échelle de l’hydrogène sur tout le territoire européen contribuera à renforcer la compétitivité de ces solutions. Alstom a été pionnier dans l’utilisation de l’hydrogène dans le ferroviaire. Le groupe ferroviaire a conçu, développé et produit le premier train régional 100 % hydrogène, le Coradia iLint, lequel est en service commercial depuis 2018 en Allemagne. Le défi associé à l’intégration des différents éléments (pile à combustible, réservoirs, batteries…) a été relevé tout en maîtrisant les contraintes en matière de sécurité industrielle et d’exploitation. Une accélération des développements est néanmoins nécessaire afin d’étendre cette technologie à d’autres types de trains passagers (par exemple, le régional bi-mode) et aux locomotives de fret, tout en favorisant les synergies avec d’autres types d’applications comme le maritime ou le stationnaire.
Nouvelles infrastructures et nouvelles offres
Construire une filière européenne de l’électrolyse : le passage au stade de l’industrialisation
Par Roland HÉQUET
Vice-président Stratégie, partenariats et mobilité, John Cockerill Hydrogen
L’hydrogène est en passe de s’imposer comme le vecteur énergétique majeur du XXIe siècle : dans un premier temps en complément, puis en remplacement des filières actuelles basées sur les énergies fossiles. L’hydrogène produit à partir de sources d’énergies renouvelables représentera 20 % de la consommation électrique de l’Europe en 2050 et révolutionnera l’industrie, la mobilité et, plus globalement, la gestion de l’énergie. La production de cet hydrogène décarboné est une formidable opportunité pour l’Europe, et cela à maints égards : bien évidemment, en termes de lutte contre la pollution et le réchauffement climatique, mais aussi en termes économiques, voire de leadership technologique. Les électrolyseurs sont un élément clé de la chaîne de production de l’hydrogène décarboné. Construire une filière européenne autour de ce produit est un enjeu majeur nécessitant des efforts de recherche et développement importants, de faire des choix technologiques judicieux, d’élaborer un cadre normatif et d’assurer un accompagnement de la filière.
Décarbonation de l’industrie : le joker Hydrogène
Par Jean-Marc LEONHARDT
H2V
L’hydrogène vert a le vent en poupe ! Pas une journée sans annonces de giga-projets de production d’hydrogène. Aujourd’hui, 17 pays ont officiellement une stratégie Hydrogène, et 20 autres pays ont annoncé travailler activement sur ce sujet. Mais ce n’est pas la première fois que l’hydrogène se retrouve sous les projecteurs. Déjà en 1970, en France, certains imaginaient convertir en hydrogène les excédents d’électricité nucléaire. Puis dans les années 2000, à la suite de la flambée des prix des produits pétroliers et du gaz naturel. Les deux fois, la pression est retombée rapidement pour des raisons économiques. Aujourd’hui, la donne a changé. Certes, l’équation économique n’est pas (encore) résolue, mais l’urgence de réduire nos émissions de CO2 est devenue quelque peu la priorité par rapport aux aspects économiques. L’hydrogène apparaît comme une solution incontournable pour résoudre le problème du réchauffement climatique. L’hydrogène, que ce soit la molécule ou son contenu énergétique, est voué à remplacer les sources d’énergie traditionnelles dans presque tous les secteurs, notamment l’industrie, les transports et le chauffage. Après les scenarii quelque peu utopistes des années 2015 (par exemple, n’utiliser que les excédents d’énergies renouvelables et les stocker sous forme d’hydrogène dans le réseau de gaz naturel – le scénario appelé « Power To Gas » ‒, ce qui limite considérablement les heures de production et renchérit le coût de l’hydrogène ; ou encore imaginer que l’hydrogène se disséminerait d’abord sous forme de micro-installations réparties sur le territoire), l’heure est aujourd’hui aux installations de production massive, implantées dans des zones de consommation elle aussi massive ou potentiellement massive (des zones appelées « bassins » par France Hydrogène). L’évidence est qu’il faut produire massivement pour réduire les coûts (CAPEX et OPEX), et que cela n’a de sens que si la consommation est à l’échelle de la production. De ce fait, tous les efforts sont aujourd’hui orientés vers l’industrie, qui tirera les volumes, ce qui permettra une baisse des coûts et ouvrira ainsi les portes aux autres applications que sont la mobilité et les usages énergétiques. Mais comment l’hydrogène va-t-il servir l’industrie ? C’est ce que nous proposons de passer en revue dans le présent article.
MosaHYc ou la conversion d’un réseau de transport du méthane au transport de l’hydrogène pur
Par Laurent MUZART et François MARTIN
Direction Hydrogène de GRTgaz
La décarbonation de l’industrie et de la mobilité est au cœur des enjeux de territoires comme celui du Warndt Naborien. Celle-ci nécessite un changement d’échelle à la hauteur d’ambitions visant à accélérer et à rendre plus compétitives les alternatives aux énergies fossiles. La « Grande Region Hydrogen » est une « vallée hydrogène » se situant entre la France et l’Allemagne et où se concentrent plusieurs projets portant sur l’ensemble de la chaîne de valeur de l’hydrogène. Le projet MosaHYc constitue le chaînon « Transport d’hydrogène » ; ce démonstrateur à l’échelle industrielle de la conversion d’une canalisation de transport de gaz naturel au transport de l’hydrogène nécessite de travailler sur les quatre points suivants : • l’évolution de l’intégrité des aciers utilisés ; • la conformité des équipements (vannes, détendeurs…); • l’adaptation des équipements dédiés à la qualité et au comptage ; • la définition et la mise en œuvre des mesures de sécurité industrielle. GRTgaz veut se positionner comme un acteur de pointe dans ce domaine grâce au savoir-faire de son Research & Innovation Center for Energy et à son expertise dans la gestion d’infrastructures de transport du gaz.
Production d’hydrogène « turquoise » par pyrolyse du méthane
Par Laurent FULCHERI
Directeur de recherche, Université PSL, Mines ParisTech, PERSEE, centre Procédés, énergies renouvelables et systèmes énergétiques, Sophia Antipolis
La production d’hydrogène « turquoise » suscite aujourd’hui un intérêt majeur. Cette voie est basée sur la pyrolyse du gaz naturel à haute température pour la coproduction d’hydrogène et de carbone solide. Le principal avantage de cette méthode provient de sa très faible empreinte carbone et d’une intensité énergétique largement inférieure à l’électrolyse de l’eau. Dans cet article, nous abordons les différentes méthodes de pyrolyse du méthane, avec un focus particulier sur la pyrolyse par plasma qui est la toute première (mais aussi la seule) méthode actuellement déployée à l’échelle industrielle. Elle permet la coproduction d’hydrogène et de noir de carbone à forte valeur ajoutée.
Le projet HyPSTER : émergence d’une nouvelle forme de stockage massif de l’hydrogène essentielle à l’atteinte de la neutralité carbone
Par Yann-Éric MORET
Élève ingénieur à l’École polytechnique, stagiaire à Storengy
Afin d’atteindre la neutralité carbone en 2050, l’Europe mise aujourd’hui sur l’hydrogène renouvelable. Or, l’utilisation émergente de ce nouveau vecteur énergétique devra être accompagnée de solutions de stockage massif, et ce d’autant plus dans le contexte actuel d’insécurité de l’approvisionnement en gaz russe. Technique éprouvée depuis plus de cinquante ans pour stocker du gaz naturel, le stockage souterrain en cavité saline est l’une des méthodes les plus prometteuses pour répondre au besoin d’un stockage de l’hydrogène à la fois massif et à haute réactivité, afin de maîtriser l’intermittence de la production d’hydrogène renouvelable. Le développement d’une telle solution de stockage diminuera par ailleurs les coûts pour l’ensemble de la chaîne opérationnelle de l’hydrogène. Sa mise en œuvre à grande échelle nécessite toutefois la validation préalable de certains paramètres techniques. C’est dans cette optique que la société Storengy a lancé le projet HyPSTER, qui constitue le premier projet pilote de stockage d’hydrogène pur en cavité saline afin d’en assurer la reproductibilité sur le plan économique et industriel. Dans cet article, nous présentons les problématiques techniques nouvelles soulevées par le stockage d’hydrogène en cavité saline, ainsi qu’une analyse de son intérêt sur le plan stratégique.
Decoupled Water Splitting for Green Hydrogen Production: Reshaping Water Electrolysis
Par Avner ROTHSCHILD
Department of Materials Science and Engineering, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
Hen DOTAN
H2Pro, 2 Ha-Tokhen street, Caesarea Business and Industrial Park, Israel
et Gideon GRADER
Department of Chemical Engineering, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
Avner Rothschild , Department of Materials Science and Engineering, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel, Hen Dotan , H2Pro, 2 Ha-Tokhen street, Caesarea Business and Industrial Park, Israel, and Gideon Grader , Department of Chemical Engineering, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel Green hydrogen production at scale is essential to fight global warming and climate change. The present water electrolysis technologies present significant barriers to meet this challenge, due to high system and operational costs that emerge from the need to divide each cell into gas-tight cathodic and anodic compartments to avoid mixing hydrogen with oxygen, and from intrinsic energy losses in the complex oxygen evolution reaction. Recent efforts to overcome these barriers include transformative approaches to decouple the hydrogen and oxygen evolution reactions using soluble redox couples or solid redox electrodes that mediate the ion exchange between the primary electrodes such that hydrogen and oxygen are generated at different times and/or different cells. This leads the way to membraneless electrolyzer architectures that can enhance safety, reduce system costs, and provide operational advantages such as high-pressure hydrogen production. In particular, E-TAC water slitting offers these advantages as well as ultrahigh efficiency and compact design of rolled electrode assemblies, opening new frontiers for advanced water electrolysis.
Hydrogène vert au Maroc : état des lieux et perspectives
Par Seddiq SEBBAHI, Nouhaila NABIL et Samir rachidi
Institut de recherche en énergie solaire et énergies nouvelles ‒ IRESEN
Mohammed EL GANAOUI
Université de Lorraine
et Abdelilah BENYOUSSEF
Académie Hassan II des Sciences et techniques (Maroc)
Afin de pouvoir répondre aux objectifs des accords internationaux (notamment celui de Paris), une profonde transformation du système énergétique mondial est nécessaire. À cet égard, les pouvoirs publics, les entreprises, les organisations œuvrant dans le domaine de l’énergie ainsi que les instituts de recherche étudient les possibilités qu’offre l’hydrogène vert pour atteindre les objectifs Net Zéro concernant les émissions de dioxyde de carbone (CO2) provenant du secteur énergétique. Le Maroc est décidé à porter sa sécurité énergétique à un niveau stratégique et souverain en utilisant toutes les possibilités que son positionnement et son potentiel lui offrent. En effet, le nouveau modèle de développement du Royaume préconise d’accélérer son approvisionnement en énergie compétitive à faible émission de carbone au niveau de la société, ainsi que de celui du secteur des services et des industries.
La découverte de l’hydrogène naturel par Hydroma, un « Game Changer » pour la transition énergétique
Par Asma DIALLO, Cheick Sidi Tahara CISSÉ et Jacques LEMAY
Hydroma Inc.
et Denis Joseph BRIÈRE
Chapman Petroleum Engineering
Le dihydrogène, communément appelé « hydrogène », figure au premier rang des solutions identifiées pour atteindre la neutralité carbone. À ce jour, c’est toute une palette de couleurs, aussi riche qu’un arc-en-ciel, qui est utilisée pour le catégoriser selon son empreinte carbone et sa valeur environnementale (vert, bleu, etc.). Une couleur dont on ne parle que trop peu, c’est l’hydrogène blanc, aussi appelée « gold hydrogen », ou encore « hydrogène naturel », voire « hydrogène natif ». L’hydrogène naturel est une nouvelle source d’énergie primaire renouvelable, qui permet d’accélérer l’atteinte des objectifs climatiques mondiaux. À l’origine de cette découverte, faite au Mali, Hydroma Inc., la société canadienne de l’entrepreneur malien, Aliou Diallo, qui a su faire preuve de résilience et d’innovation dans un contexte sécuritaire et sous-régional complexe. Dans cet article, nous retraçons le chemin parcouru, de la découverte de l’hydrogène naturel jusqu’à son usage dans l’unité pilote de Bourakebougou. Nous présentons également les enjeux et les perspectives de cette découverte pour le continent africain et la transition énergétique.
Hors dossier
Le soutien public à l’innovation de rupture
Par Christophe STROBEL, Xavier LACHAUME et Adrien SUTTER
Direction générale des Entreprises du ministère de l’Économie, des Finances et de la Souveraineté industrielle et numérique
L’innovation de rupture est une innovation qui bouleverse un marché et ses acteurs. Elle est par nature imprévisible, complexe, risquée et s’inscrit dans la durée. Elle peut être issue de la mise sur le marché de technologies elles aussi de rupture : c’est-à-dire des technologies radicalement différentes, qui rendent obsolètes les technologies existantes. Pour encourager l’innovation de rupture, le soutien à l’émergence et à la maturation de nouvelles technologies est donc primordial. Une démarche particulièrement fructueuse a été développée par l’agence américaine d’innovation pour la Défense (la DARPA). Dans cet article, nous exposons brièvement les différentes approches du soutien public apporté à l’innovation, puis la spécificité de l’innovation de rupture, ainsi que celles du modèle qu’est la DARPA et de ses répliques à l’étranger.