L’hydrogène vert passe enfin à la vitesse supérieure
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L’hydrogène vert passe enfin à la vitesse supérieure

L’hydrogène vert fait toujours l’objet d’une attention particulière comme alternative propre aux combustibles fossiles traditionnels et, au cours de l’année écoulée, de nouveaux pas ont été effectués en vue de sa possible adoption généralisée. Comment expliquer cet engouement ? L’hydrogène estil la solution qui va changer la donne dans le développement durable ? Pourquoi y a-t-il eu des progrès aussi remarquables dernièrement ?

Le quoi et le comment

L’hydrogène est la molécule la plus courante dans l’univers, contenue principalement dans l’eau et les hydrocarbures. Ses vertus ne sont plus à démontrer et il est utilisé comme produit chimique industriel depuis plus de 100 ans. Le concept de l’hydrogène en tant que source d’énergie n’est pas nouveau mais il n’a jamais été mis en oeuvre à grande échelle… jusqu’à maintenant.
L’hydrogène est un gaz incolore, mais il est classé par couleur, chacune représentant un mode de production différent. L’hydrogène gris est obtenu au moyen de combustibles fossiles, et sa production génère donc du CO2. L’hydrogène bleu est de l’hydrogène gris associé à un système qui capte et stocke la majorité du CO2 émis lors de sa production. L’hydrogène vert, quant à lui, est produit par électrolyse de l’eau, qui se scinde en hydrogène et en oxygène. Tant que l’électrolyse est réalisée grâce aux énergies renouvelables, il s’agit d’une source d’énergie à émissions zéro. Par conséquent, s’il est produit à grande échelle, l’hydrogène vert est susceptible de devenir un levier essentiel pour réduire l’empreinte des secteurs de l’économie difficiles à décarboner.

Les facteurs clés de son adoption

Pour que l’hydrogène devienne une solution viable, il faut à la fois accroître la demande et réduire les coûts. On observe toutefois des progrès concernant trois facteurs clés. Premièrement, le changement climatique s’accélère. Cela a une répercussion directe sur un deuxième facteur clé :
l’adhésion des pouvoirs publics à la nécessité de faire quelque chose pour l’enrayer (Figure 1). Depuis l’Accord de Paris en 2015, les gouvernements ont porté leur attention sur le changement climatique et se sont engagés à atteindre des objectifs de réduction des émissions qui aboutiront à une neutralité carbone d’ici 2050. La pandémie de Covid-19 n’a fait qu’exacerber l’urgence de prendre de telles mesures. Alors que les décideurs politiques s’efforcent de trouver des solutions pour réduire les émissions, l’hydrogène pourrait être une technologie de substitution envisageable. Le Conseil de l’hydrogène suggère que l’hydrogène pourrait réduire les émissions mondiales de 6 gigatonnes – soit 17% des émissions mondiales en 2020 – d’ici 2050.1 Actuellement, quelque 66 pays se sont fixé des objectifs d’émissions nettes nulles, dont 20 ont dévoilé des feuilles de route basées sur l’hydrogène. D’autres devraient leur emboîter le pas.
Le troisième facteur clé est la baisse spectaculaire du coût de production de l’hydrogène vert ces 10 dernières années grâce aux gains d’efficacité. L’énergie renouvelable utilisée dans l’électrolyse représente quelque 70% du coût de production de l’hydrogène et son prix a chuté d’environ 70% ces 10 dernières années.2
Le prix d’un électrolyseur a par ailleurs diminué d’environ 60% sur la même période.3 L’on peut raisonnablement s’attendre à ce que ces tendances à la baisse se poursuivent, renforçant encore l’attrait de l’hydrogène.
Figure 1 : Pays qui se sont dotés d’une stratégie hydrogène ; objectifs annoncés ; priorités pour l’hydrogène et l’utilisation ; fonds engagés
Source : AIE (octobre 2021).
Figure 2 : Mentions dans les transcriptions (entreprises et analystes)
Source : MS sept. 2021.

Qu’est-ce qui a changé au cours des 12 derniers mois ?

Même si le débat sur l’hydrogène vert a régulièrement gagné en intensité, le sujet est sur toutes les lèvres depuis 6 à 12 mois (Figure 2), loin devant la 5G, la blockchain et l’intelligence artificielle (IA).4 Qu’est-ce qui explique cet intérêt pour l’hydrogène ?
Avant toute chose, on observe une dynamique constante pour un certain nombre de facteurs qui ont joué un grand rôle dans l’adoption croissante au cours des 10 dernières années. S’agissant de l’efficacité et des coûts, les projections 2021 suggèrent une diminution du coût de l’hydrogène tandis que la fabrication à grande échelle devrait favoriser une franche accélération de l’adoption à partir de 2030 dans de nombreux secteurs différents, depuis la chimie jusqu’au transport routier (camions alimentés par une pile à combustible).5
Bloomberg a récemment revu en baisse de 13% sa prévision de coût de revient de l’hydrogène vert à l’horizon 2030.6 Compte tenu des prix élevés du carbone au niveau mondial (ils ont récemment atteint un sommet historique au sein de l’UE),7 l’hydrogène en tant que solution majeure de décarbonation n’a jamais semblé aussi proche de la viabilité commerciale.
La multiplication des projets prometteurs dans le domaine de l’hydrogène ces 12 derniers mois n’est pas étrangère à la révision à la baisse des estimations du coût de revient et à ces gains d’efficacité. Rien qu’entre décembre 2020 et août 2021, le nombre de projets dans le domaine de l’hydrogène vert a été multiplié par plus de trois8 et 359 projets de grande envergure ont été annoncés au niveau mondial. L’Europe est en tête avec 130 milliards de dollars d’investissements mais d’autres régions sont en train de rattraper leur retard. La Chine s’affirme également comme un géant potentiel de l’hydrogène avec plus de 50 projets en gestation depuis l’annonce de son engagement à atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2060.9
La publication des résultats du principal fabricant au monde d’électrolyseurs NEL au T3 2021 a mis en évidence une évolution majeure sur le front des coûts. De nombreux observateurs tablaient sur un coût de revient de l’hydrogène vert inférieur à 2 dollars le kilo d’ici 2030.10 Néanmoins, le coût de revient diminue rapidement et NEL vise désormais un coût de 1,50 dollar le kilo en 2025. Cela témoigne de la rapidité de l’innovation dans le domaine de l’hydrogène vert et de la diminution du coût des énergies renouvelables au niveau mondial.
Le soutien de l’Etat est peut-être l’élément qui a le plus d’influence sur l’augmentation de la production d’hydrogène vert dans des proportions susceptibles de changer la donne en matière de développement durable. Pour faire simple, les gouvernements du monde entier ont besoin de planifier l’avenir après les combustibles fossiles et leur capacité à créer des politiques et des réglementations visant à soutenir l’hydrogène vert aussi bien sur le plan financier qu’en termes d’infrastructures pourrait s’avérer cruciale pour la viabilité de cette filière. Produire de l’hydrogène vert à un coût de 1,50 USD/kg est une chose, mais pour que l’adoption soit à la hauteur des objectifs de neutralité carbone, il faut que le client final soit approvisionné à un prix compétitif par rapport à celui des combustibles fossiles. Des infrastructures sont nécessaires à cette fin.
L’an dernier, le gouvernement chinois a débloqué une enveloppe de 20 milliards de dollars pour financer des projets dans le domaine de l’hydrogène. Jusqu’ici, 50% des projets annoncés par Pékin ont trait au transport, un secteur clé dans son plan de transition énergétique.11 De leur côté, les États-Unis ont réitéré leur engagement à atteindre la neutralité carbone en faisant leur retour dans l’Accord de Paris après la prise de fonctions de Joe Biden. 12
Figure 3: Private equity, infrastructure and hydrogen
Source : Morgan Stanley – The Hydrogen Handbook. Conseil de l’hydrogène.
Figure 4 : Les investissements d’infrastructure d’un bout à l’autre de la chaîne de valeur de l’hydrogène
Source: Arup Hydrogen.
En août 2021, le gouvernement britannique s’est penché sur le développement d’une filière du carbone vert prospère pour relever le défi de la décarbonation de son économie, avec sa stratégie nationale en matière d’hydrogène (UK Hydrogen Strategy). Il ambitionne de développer une capacité de production d’hydrogène bas carbone de 5 GW d’ici à 2030, soit l’équivalent de la consommation de gaz de plus de trois millions de foyers au Royaume-Uni chaque année.13 La stratégie hydrogène du Royaume-Uni couvre l’ensemble des aspects du développement d’une filière prospère de l’hydrogène. Elle définit les conditions nécessaires à la production, à la distribution, au stockage et à l’utilisation de l’hydrogène et à l’émergence d’opportunités économiques dans tout le territoire britannique.14
Nous commençons à voir apparaître des entreprises spécialisées dans la production, la distribution et l’utilisation de l’hydrogène. Au niveau mondial, on dénombre 228 projets en cours dans le domaine de l’hydrogène sur l’ensemble de la filière (Figure 3), dont 17 projets de production de très grande envergure. Ces derniers temps, il y a eu deux acquisitions notables : le fabricant canadien d’électrolyseurs Hydrogenics, racheté pour 290 millions USD15 par l’entreprise énergétique Cummins, et la participation majoritaire de MAN Energy Solutions au capital du fabricant d’électrolyseurs allemand H-TEC Systems pour un montant non divulgué.16
Fait intéressant, on observe également des investissements plus risqués dans des start-ups spécialisées dans la production d’hydrogène par d’autres moyens que l’électrolyse. Le financement de ce type de services de développement de projets et d’intégration est peut-être le signe d’un secteur en voie de maturation.17 Le Conseil de l’hydrogène estime que le total des investissements dans la filière de l’hydrogène pourrait dépasser 300 milliards de dollars d’ici à 2030 et, selon la Commission chargée de la transition énergétique, il pourrait atteindre environ 15.000 milliards de dollars à l’horizon 2050.18 Cela témoigne aussi bien de la nécessité, et de l’opportunité, de mobiliser les capitaux privés pour investir dans la filière (Figure 4).
Même s’il existe de nombreux obstacles à l’adoption générale de l’hydrogène – depuis son coût jusqu’à son efficacité – il y en a deux principaux à nos yeux. Premièrement, la demande est aujourd’hui limitée. Même si du côté de la production, le soutien des pouvoirs publics se développe, la technologie progresse et les coûts diminuent, la demande d’hydrogène est faible à l’heure actuelle. Les engagements à atteindre la neutralité carbone pourraient toutefois stimuler la demande (Figure 5). La poursuite du développement des infrastructures sera déterminante pour faire de l’hydrogène vert la panacée de la décarbonation.
Deuxièmement, l’impopularité de l’hydrogène dans la société. Son utilisation comme combustible est décriée depuis la catastrophe de Hindenburg en 1937. Il faut que les consommateurs et les investisseurs soient sensibilisés aux promesses de l’hydrogène et convaincus de sa sécurité avant que le recours à ce dernier soit généralisé. Il nous semble que les gérants d’actifs sont de plus en plus conscients de son potentiel et s’efforcent de sensibiliser les investisseurs. Nous espérons que l’opinion publique pourra y être sensibilisée de la même façon. Il y a, à nos yeux, d’immenses opportunités pour le secteur des infrastructures car, sans projets d’infrastructures, il n’y aura pas de consommation d’hydrogène à grande échelle.
Figure 5 : Demande d’hydrogène dans les scénarios de l’AIE relatifs aux Engagements annoncés et à la Neutralité carbone
Source: IEA: 2021 Hydrogen Review.

Conclusion

La possibilité que l’hydrogène vert révolutionne le secteur de l’énergie durable est réelle, à en juger par les immenses progrès observés ces 12 derniers mois, tant du point de vue des avancées technologiques permettant d’envisager une production à grande échelle que du soutien des pouvoirs publics. Et l’on aurait tort de sous-estimer le rythme de cet essor. Sur la 5e Avenue à New York en 1900, les passants voyaient sans doute une automobile pour mille chevaux. Une dizaine d’années plus tard, c’était probablement l’inverse. En 1900, la voiture était inefficiente, peu fiable et onéreuse par rapport au cheval, mais son potentiel à long terme sautait aux yeux. Dans une décennie, nous nous demanderons peut-être pourquoi l’hydrogène faisait débat.
L’absence de demande est aujourd’hui le principal obstacle au déploiement à grande échelle de l’hydrogène. Le soutien des pouvoirs publics augmente de manière exponentielle mais il n’est pas encore au niveau requis pour parvenir à la neutralité carbone de notre système énergétique à l’horizon 2050.
La création de mécanismes d’incitation à l’utilisation de l’hydrogène et au développement de l’infrastructure liée revêt une importance cruciale. Les signes d’augmentation de l’investissement dans cette dernière sont encourageants. Toutefois, pour entretenir cette dynamique, les politiques publiques devront être axées non seulement sur la réduction des coûts, mais aussi sur la création d’une infrastructure de soutien pour répondre à la demande. Les politiques publiques sont porteuses, comme le montre la Figure 1, et pourraient le devenir encore plus, notamment à mesure que les pays présenteront leurs objectifs en matière de neutralité carbone. La récente augmentation des prix de l’énergie pourrait accélérer l’adoption de mesures dans les 12 prochains mois. Dans le sillage de la COP 26, nous aurons sans doute une vision plus précise à cet égard, ce qui nous permettra peut-être d’identifier des opportunités intéressantes dans le domaine des infrastructures.
10 novembre 2021
Benjamin Kelly
Senior Analyst, Global Research
Heiko Schupp
Heiko Schupp
Global Head Of Infrastructure Investments
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1Morgan Stanley Research : The Hydrogen Handbook.
2Kepler Cheuvreux, All About Hydrogen, septembre 2020/Goldman Sachs, Carbonomics, The rise of clean hydrogen, juillet 2020.
3BNEF, Hydrogen Economy Outlook, mars 2020.
4Morgan Stanley Research : The Hydrogen Handbook.
5Morgan Stanley Research : The Hydrogen Handbook.
6Fuel Cell Works – https://fuelcellsworks.com/news/green-hydrogen-is-on-track-to-be-cheaper-than-natural-gas-by-2050-bnef/
7SP Global – https://www.spglobal.com/platts/en/market-insights/latest-news/energy-transition/082721-eu-carbon-prices-power-up-to-new-all-time-high
8Statista – https://www.statista.com/statistics/1011849/largest-planned-green-hydrogen-projects-worldwide/
9Hydrogen Insight Updates July 2021 – https://hydrogencouncil.com/en/hydrogen-insights-updates-july2021/
10Green hydrogen will be cost-competitive with grey H2 by 2030 — without a carbon price’ – Recharge News.
11Conseil de l’hydrogène – rapport actualisé, juillet.
12https://www.state.gov/the-united-states-officially-rejoins-the-paris-agreement/
13UK Hydrogen Strategy – https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/1011283/UK-Hydrogen-Strategy_web.pdf
14UK Hydrogen Strategy – https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/1011283/UK-Hydrogen-Strategy_web.pdf
15Cummins closes on its acquisition of Hydrogenics https://www.cummins.com/news/releases/2019/09/09/cummins-closes-its-acquisition-hydrogenics
16MAN Energy Solutions is replacing GP JOULE as the main owner of H-TEC SYSTEMS – https://www.man-es.com/company/press-releases/press-details/2021/06/16/man-energy-solutions-is-replacinggp-
joule-as-the-main-owner-of-h-tec-systems
17Global Hydrogen Review 2021.
18Catalysing hydrogen investment – ARUP.

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