12.09.2022 - Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)

L'hydrogène vert : Rareté à court terme, incertitude à long terme

La percée de l'hydrogène vert n'est pas acquise - une action politique décisive est nécessaire.

L'hydrogène vert issu de l'électricité renouvelable et les e-carburants dérivés sont d'une valeur unique pour atteindre la neutralité climatique. Ils peuvent remplacer les combustibles fossiles dans l'industrie ou les transports longue distance où l'électrification directe est irréalisable. Toutefois, même si les capacités de production augmentent aussi vite que les énergies éolienne et solaire, championnes de la croissance, l'approvisionnement en hydrogène vert reste rare à court terme et incertain à long terme, comme le montre une nouvelle analyse publiée dans la revue Nature Energy.

L'hydrogène vert devrait fournir moins de 1 % de l'énergie finale dans le monde d'ici 2035, tandis que l'Union européenne pourrait atteindre la barre des 1 % un peu plus tôt, vers 2030. En particulier, le projet de l'UE de fournir 10 millions de tonnes d'hydrogène vert en 2030 grâce à sa capacité nationale sera hors de portée, à moins que les décideurs politiques ne puissent favoriser une croissance sans précédent pour les technologies énergétiques. D'ici 2040, une percée vers des parts plus élevées d'hydrogène vert est plus probable, mais de grandes incertitudes prévalent, ce qui augmente les risques d'investissement actuels. Toutefois, l'histoire montre que des mesures politiques d'urgence pourraient entraîner des taux de croissance nettement plus élevés, accélérant la percée et augmentant la probabilité d'une disponibilité future de l'hydrogène.

L'hydrogène a suscité une vague d'enthousiasme ces dernières années et joue un rôle central dans la réalisation de nombreux scénarios d'émissions nettes nulles : L'hydrogène vert et les carburants électroniques dérivés sont basés sur l'électricité renouvelable et produits par un processus appelé électrolyse, qui divise les molécules d'eau H2O en hydrogène et en oxygène. "Une grande partie du débat et de la recherche sur l'hydrogène a porté sur des questions liées à la demande d'applications, de marchés et de secteurs appropriés. Mais jusqu'à présent, aucune étude n'a analysé le goulot d'étranglement des voies d'expansion possibles pour l'électrolyse - une technologie d'approvisionnement qui n'en est qu'à ses débuts et qui doit connaître une innovation et un déploiement rapides pour libérer son potentiel d'atténuation du changement climatique", explique l'auteur principal, Adrian Odenweller, de l'Institut de Potsdam pour la recherche sur l'impact climatique (PIK).

La percée de l'hydrogène vert n'est pas acquise : une action politique décisive est nécessaire.

Les électrolyseurs actuels sont pour la plupart de petite taille et fabriqués individuellement. Pourtant, la capacité mondiale doit être multipliée par 6 à 8 000 d'ici à 2050 pour contribuer aux scénarios de neutralité climatique compatibles avec l'accord de Paris. Or, la capacité mondiale doit être multipliée par 6000 à 8000 d'ici à 2050 pour contribuer aux scénarios de neutralité climatique compatibles avec l'accord de Paris.

À l'aide d'une simulation informatique de diffusion des technologies énergétiques et en explorant des milliers de mondes possibles, l'équipe de recherche a examiné en profondeur la probabilité et la faisabilité de l'augmentation des capacités d'électrolyse.

"Le succès général de l'hydrogène vert n'est pas du tout acquis. Même si les capacités d'électrolyse augmentent aussi vite que l'énergie éolienne et solaire, il existe des preuves solides de la rareté à court terme et de l'incertitude à long terme en termes de disponibilité de l'hydrogène vert", déclare Falko Ueckerdt, coauteur du PIK. "Ces deux facteurs entravent les investissements dans les utilisations finales et l'infrastructure de l'hydrogène, ce qui réduit le potentiel de l'hydrogène vert et met en péril les objectifs climatiques. Néanmoins, bien que cela puisse faire de l'hydrogène vert un pari risqué d'un point de vue politique, les analogues historiques suggèrent également que des mesures politiques d'urgence pourraient favoriser des taux de croissance sensiblement plus élevés, accélérant la percée et augmentant la probabilité d'une future disponibilité de l'hydrogène". Parmi ces analogies, on peut citer les situations de mobilisation en temps de guerre (par exemple, les avions américains ou les liberty ships pendant la Seconde Guerre mondiale), les investissements publics massifs et la coordination centrale (par exemple, l'énergie nucléaire en France ou les trains à grande vitesse en Chine), ou encore le déploiement, sous l'impulsion du marché, d'innovations informatiques hautement modulaires nécessitant peu de coordination (par exemple, les hôtes Internet ou les smartphones).

Investir du capital politique avec des connaissances croissantes, en équilibrant les risques restants

Selon les auteurs, les connaissances sur l'hydrogène - de la disponibilité aux coûts - vont croître très rapidement dans les années à venir. Encourager les investissements rapides dans les chaînes d'approvisionnement en hydrogène vert qui permettent des taux de croissance élevés et non conventionnels de l'électrolyse élargirait l'espace de faisabilité au-delà de ce qui a été expérimenté pour les énergies analogues comme l'éolien et le solaire. "Cela pourrait briser le cercle vicieux de l'offre incertaine, de la demande insuffisante et de l'infrastructure incomplète, et le transformer en un mécanisme de rétroaction positive, dans lequel chaque élément renforce les autres. La pénurie à court terme et l'incertitude à long terme sont les deux faces d'une même médaille et pourraient être résolues ensemble grâce à un soutien politique plus fort qui suscite des attentes partagées en matière de croissance rapide", explique Gregory Nemet, de l'université du Wisconsin-Madison, coauteur du rapport.

Selon l'étude, les politiques qui donneraient le coup d'envoi à un déploiement rapide d'électrolyseurs offrant des capacités de l'ordre du gigawatt dans les prochaines années pourraient contribuer à débloquer des effets d'innovation et d'échelle substantiels et permettre à l'hydrogène vert de répondre à la demande dans des secteurs inaccessibles à l'électrification directe. Conjointement avec l'expansion de l'électricité renouvelable, cela pourrait permettre à l'hydrogène de jouer un rôle plus large et plus important dans un système énergétique neutre sur le plan climatique.

Toutefois, les décideurs politiques doivent être conscients qu'il existe un risque de surestimer le potentiel de l'hydrogène vert, note Gunnar Luderer, coauteur du PIK : "Même en cas d'évolution favorable dans un avenir prévisible, l'approvisionnement en hydrogène sera beaucoup trop rare pour remplacer l'utilisation des combustibles fossiles à grande échelle. Les décideurs politiques devraient donner la priorité aux incitations à l'utilisation de l'hydrogène dans les secteurs où il n'existe pas d'autres alternatives, comme l'industrie lourde (par exemple l'acier), ou l'approvisionnement en électricité pendant les heures où la production d'électricité éolienne et solaire est faible. Toutefois, l'hydrogène ne peut servir d'excuse pour retarder le déploiement d'autres options propres facilement disponibles, comme la mobilité électrique ou les pompes à chaleur. Pour réduire efficacement les émissions de gaz à effet de serre et limiter les risques climatiques, nous devons mettre à l'échelle toutes les technologies cruciales à zéro carbone en déployant tous nos efforts.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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