Les défis liés à la circulation de l’hydrogène renouvelable
La feuille de route de l'hydrogène a été publiée par le ministère de la Transition écologique et du Défi démographique (Miteco) en 2020 et fixe l'objectif pour l'Espagne d'atteindre une capacité d'électrolyseur pour la production d'hydrogène renouvelable de 4 gigawatts (GW) en 2030. Mais la récente La modification du Plan National Intégré Énergie et Climat (PNIEC) triple ce chiffre, le fixant à 12 GW. « Des objectifs de plus en plus ambitieux, qui correspondent à ceux de l'UE et dont la viabilité est réelle », estime Javier Brey, président de l'Association espagnole de l'hydrogène (AeH2), qui souligne deux défis principaux: la nécessité de promouvoir des projets à grande échelle, « ce qui réduira les coûts et améliorera l'efficacité » ; et d’aborder une réglementation claire pour le secteur, « facilitant progressivement l’intégration de l’économie de l’hydrogène ».
« Il est évident que tout est en retard », déclare Fernando Trucharte, responsable de l'hydrogène vert chez Siemens Espagne ; « L'aide n'est pas arrivée au rythme escompté et il reste beaucoup à définir dans le cadre réglementaire », déplore-t-il, la principale question sera de savoir si la demande sera suffisante avec le coût de production actuel, « notamment ». une fois l’aide retirée », prévient-il.
En ce sens, pour José Manuel Serra, directeur de l'Institut de technologie chimique CSIC-UPV, il est essentiel qu'il y ait « un marché établi, car il est impossible de concurrencer le gaz naturel, qui est entre deux et trois fois moins cher ». . Ainsi, ajoute-t-il, les subventions sont nécessaires tout au long de la chaîne de valeur, à commencer par la production de biens d’équipement, ce qui reviendrait à rivaliser directement avec la Chine. Et « nous parlons d’investissements de plusieurs millions de dollars », précise Serra. « La consommation d’hydrogène d’une seule raffinerie est de l’ordre du gigawatt ; donc plus l’objectif de production en Espagne est élevé, mieux c’est. À tel point que dans la Feuille de route de l’hydrogène susmentionnée, on estime que 70 % de la consommation de notre pays (500 000 tonnes par an) correspond aux raffineries, tandis que 25 % vont à la fabrication de produits chimiques.
Certes, avant de penser à l’hydrogène durable comme vecteur énergétique, il faut répondre aux besoins de cet élément comme réactif chimique. Selon Arturo Vilavella, directeur des opérations chez Jolt — spécialisé dans les électrodes —, « les utilisations du vert devraient être, pour commencer, les mêmes que celles du gris. Autrement dit, répondre à la demande mondiale actuelle de 100 millions de tonnes par an ; ce qui équivaut à 1 000 GW en électrolyseurs », estime-t-il. À cet égard, l'objectif de production doit être lié à l'objectif de fabrication des électrolyseurs, en recherchant la standardisation de ses composants. Cependant, les projets les plus avancés actuellement « subissent des retards en raison de l'incapacité de satisfaire la demande à l'échelle du gigawatt, du moins au niveau des électrodes », explique Vilavella.
Une technologie mature
« L'Espagne réunit toutes les conditions pour être l'un des pays les plus compétitifs au monde dans la production d'hydrogène renouvelable », déclare María Molina, directrice de la stratégie de l'hydrogène vert chez Moeve (anciennement Cepsa), pour qui notre pays a la capacité non seulement pour répondre aux besoins industriels, mais pour exporter les excédents. Il s’agit de recourir au procédé d’électrolyse – décomposition de l’eau grâce à l’électricité – qui existe depuis plus d’un siècle et dont la « technologie est parfaitement mature ; La prochaine étape consiste à augmenter la production et à développer des projets de capacité suffisante », indique-t-il. En ce sens, l’hydrogène vert et ses dérivés (ammoniac et méthanol) sont essentiels pour décarboner les secteurs qui ne peuvent pas être électrifiés et pour lesquels il n’existe pas suffisamment de biocarburants. «C'est le cas des industries avec des processus à très haute température, ainsi que du transport, aérien et maritime, ainsi que du transport routier lourd», détaille Molina.
C’est par exemple une option envisagée dans la fabrication de l’acier, un consommateur électro-intensif pour lequel seule l’électricité directe provenant de sources renouvelables ne convient pas. « L'hydrogène n'est pas la solution à tout », souligne Serra, « son transport étant un facteur limitant, car contrairement au gaz naturel, il n'existe pas d'infrastructures établies et il n'a donc d'intérêt que sur certaines distances ». Ainsi, une alternative qui pourrait s'avérer plus attractive consiste à transformer l'hydrogène en ammoniac, dont le transport est plus rentable car liquide, mais présente l'inconvénient d'être un composé irritant. Un système de transport et de distribution est donc essentiel pour que « l’hydrogène renouvelable soit compétitif en termes de coût », corrobore Brey.
En outre, explique-t-il, même si l'électrolyse a connu de nombreux progrès ces dernières années, optimisant les processus et augmentant l'efficacité à mesure que les équipements augmentent, il existe deux domaines clés sur lesquels il est nécessaire de concentrer l'innovation. Tant concernant les électrolyseurs : « Remplacer les matériaux utilisés par des matériaux plus accessibles, garantissant une plus grande disponibilité ; et améliorer sa durabilité et son efficacité, pour réduire la consommation électrique », conclut Brey.
Aide de l’IA et progrès de la numérisation
Afin de réduire les coûts du processus de production d’hydrogène vert, la numérisation est un domaine sensible vers lequel les efforts devraient être concentrés. Selon María Molina, de Moeve, « il sera essentiel pour une usine d'intégrer la numérisation depuis la phase de conception jusqu'à son exploitation et sa maintenance ». L'entreprise énergétique nouvellement renommée (anciennement Cepsa) convertira toutes ses usines au numérique d'ici 2026, en optimisant ses processus en surveillant et en capturant des données en temps réel en combinaison avec des technologies telles que l'intelligence artificielle (IA).
De son côté, chez Siemens, ils appliquent déjà des outils basés sur des jumeaux numériques : « Nous disposons de solutions de simulation, comme gPROMS, qui nous permettent de disposer d'un modèle virtuel avec lequel tester différents scénarios et optimisations de manière agile et économique. » explique Fernando Trucharte, l'un de ses dirigeants.
