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En décembre 2019, à Kobe, au Japon, le premier transporteur d'hydrogène liquide au monde a été lancé. Ce navire, baptisé « Suiso Frontier », peut transporter jusqu'à 1.250 m³ d'hydrogène, soit environ la moitié du volume d'une piscine olympique, à -253°C. Bien que cette nouvelle soit passée inaperçue dans une grande partie du monde, elle a marqué le début d'une phase essentielle de la transition des combustibles fossiles vers une économie sans carbone.

Pourquoi? Parce que les propriétés chimiques de l'hydrogène permettent de stocker l'énergie pour une utilisation ultérieure. Le « découplage » de la production et de la consommation d'électricité est l'un des grands défis auxquels sont confrontées les énergies vertes telles que l'éolien ou le solaire. Il s'agit de sources d'énergie intermittentes car elles dépendent de facteurs comme la météo. Dès lors qu'elles ne permettent pas de produire un flux d'électricité en continu, l'énergie générée doit être stockée pour une utilisation ultérieure. Et l'hydrogène pourrait faire partie de la solution.

Comment ça marche

L'hydrogène est produit par l'électrolyse de l'eau, processus durant lequel l'hydrogène et l'oxygène sont séparés. L'eau est une excellente « matière première » car elle est généralement disponible partout et elle est non polluante. Une électricité sans carbone provenant du vent, du soleil ou d'autres sources d'énergie renouvelables peut être utilisée pour transformer l'eau en hydrogène de manière « propre ». Puis, lorsque l'énergie propre est nécessaire, l'hydrogène peut être transformé en électricité grâce à une pile à combustible ou une turbine. Cela ressemble beaucoup à la façon dont le gaz naturel est utilisé pour la production d'électricité, le chauffage et divers processus industriels.

L'hydrogène peut être utilisé pour résoudre certains des plus gros problèmes posés par la « transition énergétique » vers une économie sans combustibles fossiles :

• L'hydrogène peut fournir une énergie propre aux industries polluantes comme le ciment ou l'acier, qui dépendent encore fortement des combustibles fossiles mais ont besoin d'énormes quantités d'énergie qu'il est difficile d'obtenir à partir d'autres sources à faibles émissions.
  
• L'un des problèmes de la production d'énergies renouvelables est qu'elle tend à déstabiliser les réseaux d'alimentation électrique existants, qui ont été conçus pour des méthodes de production fiables et prévisibles. L'hydrogène permet de stocker l'électricité en période de surproduction et peut contribuer à renforcer la part des énergies renouvelables au sein du mix de la production d'énergie.
  
• À l'image des combustibles fossiles tels que le gaz naturel, l'hydrogène est très inflammable. Cela signifie que les infrastructures et les technologies nécessaires - par exemple les pipelines et les stations-service - sont également similaires. Il devrait donc être plus facile de promouvoir l'utilisation de l'hydrogène à grande échelle.

Les inconvénients de l'hydrogène

L'hydrogène présente de nombreux avantages mais aussi d'importants inconvénients :

• Il doit être transporté sous haute pression et à très basse température, et la quantité d'énergie requise pour son refroidissement peut le rendre moins rentable.
• Certains aspects de la chaîne de valeur de l'hydrogène sont inefficients. Par exemple, lors de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau, seulement 80% de l'électricité utilisée est transformée en hydrogène. Le reste est perdu sous l'effet de la chaleur ou de la friction.
  
• La manière dont l'hydrogène est consommé peut également s'avérer inefficace. L'utilisation de l'hydrogène dans une pile à combustible pour générer de l'électricité n'est efficace qu'à environ 60%.¹ Cette efficacité peut tomber à 29% lorsque l'hydrogène est brulé dans une turbine.² En comparaison, une batterie lithium-ion affiche une efficacité énergétique d'environ 80% pour 10 années d'utilisation.³

L'hydrogène est un élément essentiel de la solution

L'hydrogène n'est pas une solution de stockage d'énergie parfaite. Mais bien que les batteries soient plus efficaces que l'hydrogène sur le plan énergétique, par exemple, leur capacité est limitée. L'hydrogène permet de stocker de plus grandes quantités d'énergie à un coût nettement inférieur que les batteries, ce qui en fait une bonne solution pour les parcs éoliens ou les applications en réseau.

Mais il ne s'agit pas de faire un choix entre les deux. Pour une transition énergétique réussie, la solution pourrait bien être un mélange de différentes technologies de stockage, comprenant les batteries et l'hydrogène. Et aucune solution de stockage ne permettra de réduire les émissions de carbone tant que la production d'électricité continuera de dépendre fortement des combustibles fossiles. Cependant, un meilleur stockage pourrait favoriser un déploiement à grande échelle des énergies renouvelables. Actuellement, le mix énergétique repose encore largement sur le charbon, le gaz et le nucléaire (voir graphique). Pour réduire de manière significative les émissions de carbone, il va falloir augmenter fortement la proportion des énergies renouvelables. 

Selon l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), il faudrait tripler la capacité installée d'éoliennes terrestres et décupler celle des éoliennes offshore au cours de la prochaine décennie pour respecter l'objectif de réchauffement climatique de 2 degrés d'ici 2050.⁴ Sans les technologies de stockage comme l'hydrogène, un développement aussi massif des énergies renouvelables n'aurait aucun sens et pourrait même mettre en péril les réseaux électriques mondiaux.

Pour lutter avec succès contre le changement climatique, le monde doit modifier son mix de production d'électricité

Source: IE, Bloomberg NEF. 

Le « Suiso Frontier » pourrait donc marquer le point de départ de l'économie de l'hydrogène et entraîner une croissance sans précédent des capacités des énergies renouvelables au cours des prochaines décennies. Le Japon pourrait faire figure de pionnier dans le développement de nouvelles technologies associées à l'hydrogène. En tant que pays où ce navire révolutionnaire a été lancé, le Japon semble déterminé à faire la démonstration de ses capacités industrielles en matière d'hydrogène - y compris aux Jeux olympiques de 2021, où la flamme olympique fonctionnera à l'hydrogène. Parallèlement, la première phase de la stratégie de l'Union européenne pour l'hydrogène prévoit l'installation d’électrolyseurs ayant une capacité de production d’hydrogène renouvelable d’au moins 6 gigawatts dans l'UE, et la production d'un million de tonnes d'hydrogène renouvelable d'ici 2024. Elle prévoit également le déploiement à grande échelle des technologies de l'hydrogène renouvelable dans tous les secteurs difficiles à décarboner d'ici 2050.

Bien que l'hydrogène ne constitue qu'une pièce du puzzle beaucoup plus vaste qu'est la transition énergétique, il est clair que les investisseurs disposeront d'un nombre croissant d'opportunités d'investir dans cette technologie potentiellement transformatrice.

David Finger
Gérant de portefeuille senior, Global Thematic Equity

À propos des Objectifs de développement durable des Nations Unies L'ensemble des membres des Nations Unies a adopté les 17 Objectifs de développement durable en 2015 dans le cadre du Programme de développement durable à l'horizon 2030, qui définit un plan sur 15 ans pour atteindre ces objectifs. Les ODD répondent à une série de besoins sociaux, notamment l'éducation, la santé, la protection sociale et les opportunités d'emploi, tout en s'attaquant au changement climatique et à la protection de l'environnement. Ils servent de cadre pour promouvoir la prospérité tout en protégeant la planète pour favoriser un avenir meilleur et plus durable pour tous.