Le rôle de l’hydrogène dans un avenir plus vert

L’hydrogène bleu est une option viable dans les régions riches en hydrocarbures, étant donné sa grande disponibilité dans plusieurs lieux géographiques. En revanche, l’hydrogène vert, dont le besoin ne cesse de croître, doit composer avec les difficultés liées aux progrès technologiques et à l’expansion des infrastructures, notamment en ce qui concerne l’accès à des sources d’énergie verte abordables.

Si l’électrification seule s’avère insuffisante ou ne parvient pas à soutenir un argument définitif en faveur de l’hydrogène vert alors que les carburants fossiles restent accessibles, un mélange d’hydrogène vert et bleu pourrait offrir une solution viable, étant donné que l’intensité de carbone associée à sa production se situe dans une fourchette acceptable. Cette approche tire parti des points forts des deux options, réduisant potentiellement les coûts tout en exploitant les incitatifs liés au carbone et en gérant de manière responsable les émissions de CO₂. Bref, elle favoriserait une approche transitionnelle pratique et durable.

L’intégration de la production d’hydrogène vert dans la production d’hydrogène bleu faciliterait la transition, notamment en raison des réductions de coûts prévues pour l’hydrogène vert d’ici 2050. À cette fin, nous pourrions introduire une approche rentable appelée hydrogène « bleu sarcelle » (H₂ bleu sarcelle), qui réunit le reformage autothermique (ATR), l’électrolyse de l’eau et le captage du carbone (avec une réutilisation potentielle de ce dernier). L’hydrogène bleu sarcelle s’avérerait une étape pratique vers la neutralité carbone.

L’hydrogène bleu est produit en ajoutant aux usines d’hydrogène conventionnelles des technologies de capture du carbone permettant de stocker et d’utiliser le sous-produit du dioxyde de carbone. En revanche, l’hydrogène vert repose sur l’électrolyse de l’eau, la gazéification de la biomasse et les technologies renouvelables.

La majeure partie de la production d’hydrogène (plus de 95 %) provient actuellement de combustibles fossiles, ce qui fait de l’hydrogène bleu une technologie plus accessible, produite dans plusieurs usines commerciales. L’hydrogène bleu repose sur une voie de production plus établie, son coût allant de 1,30 à 2,50 USD/kg, ce qui est inférieur au coût de l’hydrogène vert, qui va de 2,70 à 9,00 USD/kg. Cependant, l’hydrogène vert a le potentiel d’être carboneutre, voire carbonégative, surtout si sa production est alimentée par des sources d’énergie renouvelable.

L’hydrogène vert est produit par électrolyse, processus plus propre et respectueux de l’environnement. L’hydrogène bleu, lorsqu’il est produit par reformage autothermique, utilise de l’oxygène sous pression et le CO₂ sous pression qui en résulte, ce qui accroît l’efficacité et la maturité d’une technologie bien établie. Lorsque les versions verte et bleue sont mélangées, nous obtenons l’hydrogène bleu sarcelle, une option qui offre les avantages des deux voies et propose une approche dynamique de production d’hydrogène.

Grâce à un rapport vert/bleu de 30/70, l’hydrogène bleu sarcelle offre l’avantage d’utiliser tout l’oxygène excédentaire de l’électrolyseur et d’éliminer la nécessité d’une unité de séparation d’air pour l’ATR. Ce rapport équilibré supprime la nécessité d’éliminer l’oxygène excédentaire, augmentant de ce fait l’efficacité opérationnelle. En outre, si l’on souhaite produire plus d’oxygène, l’électrolyse peut être intensifiée, ce qui permet d’ajuster la production en fonction des besoins.

Un aspect bénéfique de l’hydrogène bleu sarcelle est sa capacité à gérer les fluctuations de l’apport énergétique et les coûts associés. Selon les scénarios, en réunissant le processus ATR stable et rentable avec l’électrolyse, la production globale devient moins sensible aux variations des prix de l’énergie, par rapport à une production reposant uniquement sur l’ATR ou sur l’électrolyse. Cette approche hybride favorise un équilibre stratégique qui optimise les considérations économiques et environnementales.

L’apport continu de gaz naturel, qui est généralement disponible en permanence pour le procédé ATR, renforce davantage la stabilité de la production d’hydrogène bleu sarcelle. En plus de contribuer à maintenir une production globale cohérente grâce à une fiabilité opérationnelle, l’approche fonctionne avec les infrastructures courantes, ce qui fait de l’hydrogène bleu sarcelle un choix viable pour l’intégration dans le cadre énergétique actuel.

Une étude de cas compare différentes applications de production d’hydrogène en utilisant une approche simplifiée basée sur des sources d’information publiques, qui établit une base commune pour la production d’hydrogène.

Les coûts des composants pour 2024 sont estimés à l’aide d’indices industriels types afin d’établir une tendance prévisionnelle.

Toute application particulière doit être analysée individuellement, en tenant compte de l’emplacement, de l’approvisionnement en gaz naturel, de l’alimentation électrique et de l’infrastructure existante.

Une fois que l’installation a généré des bénéfices suffisants et que le coût de la production d’hydrogène vert a diminué comme prévu, l’unité ATR peut être réaffectée de plusieurs façons :

• Conversion du méthane renouvelable
• Intégration et relocalisation de CCUS (Capture de Carbone, Utilisation et Stockage)
• Production de chaleur ou de vapeur industrielle
• Stockage d’hydrogène à l’aide de parties de l’infrastructure ATR

L’hydrogène bleu sarcelle, qui repose à la fois sur l’électrolyse et l’ATR, est un mélange des technologies vertes et bleues de l’hydrogène. Cette approche hybride répond non seulement aux préoccupations environnementales et à des intensités carbone (IC) acceptables, mais procure également une flexibilité économique, l’adaptabilité aux différents coûts de l’apport énergétique et une stabilité opérationnelle. Il s’agit d’un candidat solide pour faire évoluer la transition vers une économie durable et efficace basée sur l’hydrogène.