Changlong Wang, Monash University y Stuart Walsh, Monash University
Il fut un temps où l’hydrogène était présenté comme une solution universelle au problème du climat, un carburant miracle propre et vert pour les voitures, les maisons, les réseaux électriques et même l’exportation au niveau mondial. Mais la réalité a refroidi cet engouement.
Cette semaine, le gouvernement d’Australie-Méridionale a abandonné son projet de centrale électrique à hydrogène, d’une valeur de 593 millions de dollars australiens, pour injecter cet argent dans le plan de sauvetage des aciéries de Whyalla, d’une valeur de 2,4 milliards de dollars. Le premier ministre Peter Malinauskas a déclaré qu’il n’y avait « aucun intérêt à produire de l’hydrogène » sans un client : l’aciérie.
C’est le dernier d’une série de revers pour l’hydrogène. L’année dernière, le géant australien de l’exploitation minière et de l’énergie Fortescue a réduit ses projets de production d’hydrogène vert en raison de l’augmentation des coûts et de l’évolution de la situation financière aux États-Unis.
Ensuite, Woodside, poids lourd du gaz et du pétrole, a retiré ses plans pour deux projets d’hydrogène vert à grande échelle et Origin Energy s’est retiré du Hunter Valley Hydrogen Hub.
Entre-temps, le projet de chaîne d’approvisionnement en hydrogène dans l’État de Victoria, destiné à expédier de l’hydrogène au Japon, a connu des retards et des dépassements. Au début du mois, le nouveau gouvernement du Queensland a décidé d’interrompre les investissements dans le projet d’hydrogène du Queensland central, remettant en cause les projets d’exportation d’hydrogène.
Ces revers montrent que l’hydrogène n’est pas la solution ultime à tous nos besoins énergétiques, surtout si nous voulons l’exporter. Mais ils ne sont pas synonymes d’échec. Au contraire, ils nous poussent vers l’endroit où l’hydrogène brille vraiment : dans l’industrie lourde, là où il est fabriqué.
Industrie lourde : là où l’hydrogène a du sens
C’est dans les industries lourdes telles que la sidérurgie et la production d’ammoniac que l’hydrogène fait ses preuves. Ces secteurs contribuent de manière significative au changement climatique – l’acier représente environ 8 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, et l’ammoniac 2 %.
La plupart des émissions dues à la fabrication de l’acier proviennent de la combustion du charbon dans les hauts fourneaux pour convertir le minerai en fer et en dioxyde de carbone.
Une alternative plus propre consiste à utiliser l’hydrogène (lorsqu’il est produit à partir d’énergies renouvelables) pour extraire l’oxygène du minerai et fabriquer du fer, avec de l’eau comme sous-produit. On obtient ainsi du fer vert, prêt à être transformé en acier dans un four à arc électrique, avec une fraction des émissions.
L’ammoniac est utilisé pour fabriquer des engrais et des produits chimiques industriels, et l’hydrogène est l’un des principaux ingrédients de sa production. L’hydrogène se lie à l’azote de l’air pour former l’ammoniac. Pas d’hydrogène, pas d’ammoniac – c’est aussi simple que cela. Les usines d’ammoniac conventionnelles obtiennent l’hydrogène à partir du méthane, produisant ainsi du CO₂. L’ammoniac vert utilise des énergies renouvelables pour produire de l’hydrogène en divisant l’eau par électrolyse.
Nos recherches récentes ont permis de faire le point sur la production de ces nouvelles matières premières vertes. Nous avons découvert que la production de fer vert en Australie avec de l’hydrogène et son expédition vers l’Europe pour la production d’acier pourraient être 21 % moins chères que l’exportation du minerai de fer brut et de l’hydrogène séparément. En outre, cela pourrait réduire les émissions de 95 % par rapport aux méthodes traditionnelles.
Des opportunités économiques considérables s’offrent également à l’Australie. Au lieu d’expédier des matières premières de faible valeur, l’Australie pourrait exporter du fer vert ou de l’acier vert prêt à l’emploi, réorganisant ainsi les chaînes d’approvisionnement mondiales tout en réduisant les coûts et les émissions de carbone. C’est le genre de remise en question que permet l’hydrogène.
Les pôles industriels : une solution pratique
Le transport de l’hydrogène sur de longues distances est coûteux et inefficace. La solution ? Des centres industriels qui produisent de l’hydrogène là où il est nécessaire – à côté des aciéries, des usines d’ammoniac, des usines de dessalement, des usines de traitement de l’eau ou même des fonderies d’aluminium. Le fait de rapprocher les producteurs et les consommateurs permet de réduire les coûts de transport et de réaliser des gains d’efficacité.
Nous avons mis au point des outils permettant de repérer les endroits les plus propices à la production de ces nouvelles matières premières vertes.
L’outil « Hydrogen Economic Fairways Tool » cartographie les endroits où les énergies renouvelables, les infrastructures et les sites industriels sont compatibles avec une production rentable d’hydrogène.
Le Green Steel Economic Fairways Mapper (outil de cartographie économique de l’acier vert) zoome sur les principaux sites de production d’acier vert, en mettant en évidence des endroits tels que la péninsule d’Eyre en Afrique du Sud et la région de Pilbara en Australie occidentale, entre autres (voir ci-dessous). Ces sites disposent d’abondantes ressources éoliennes et solaires, ainsi que d’une base industrielle existante.
Des défis subsistent
L’hydrogène vert promet de révolutionner les industries lourdes, mais des obstacles importants se dressent sur la voie d’une adoption domestique généralisée. Le plus grand défi vient de la nature imprévisible de l’énergie renouvelable, qui rend difficile le maintien de l’approvisionnement régulier en hydrogène dont les industries ont besoin.
Les coûts restent également élevés. La transformation de l’eau en hydrogène à l’aide d’électricité renouvelable n’est pas bon marché, en particulier lorsqu’il faut des systèmes de stockage de secours pour maintenir la production pendant les périodes nuageuses ou sans vent.
L’acheminement de l’hydrogène là où il doit être acheminé constitue un autre défi majeur. L’hydrogène étant à la fois volumineux à transporter et hautement inflammable, il nécessite une manutention et une infrastructure spéciales, ce qui fait grimper les coûts, en particulier pour les installations éloignées des sites de production.
De nombreuses entreprises hésitent également à investir dans des équipements compatibles avec l’hydrogène, car la modernisation d’installations existantes ou la construction de nouvelles installations nécessitent des coûts initiaux importants sans garantie de retour sur investissement.
Le soutien du gouvernement : un coup de pouce dans la bonne direction
L’annonce jeudi d’un investissement de 2,4 milliards de dollars australiens dans l’usine sidérurgique de Whyalla et les projets de création d’un fonds d’investissement d’un milliard de dollars pour le fer vert constituent un pari audacieux sur l’acier vert. En outre, la législation historique Future Made in Australia introduit une incitation fiscale à la production d’hydrogène de 6,7 milliards de dollars, offrant 2 dollars par kilogramme d’hydrogène renouvelable produit entre 2027-28 et 2039-40, ainsi qu’un crédit d’impôt de 10 % pour le traitement des minerais critiques.
Par ailleurs, les crédits d’impôt pour l’aluminium vert et l’alumine devraient aider une autre industrie lourde à s’engager dans la transition énergétique en utilisant de l’hydrogène propre.
Ces mesures visent à débloquer des dizaines de milliards d’investissements privés, à stimuler les économies régionales et à faire de l’Australie un leader dans la production d’énergie propre. Il ne s’agit pas seulement de projets ponctuels. Il s’agit de jeter les bases de pôles qui relient les énergies renouvelables et la production d’hydrogène à la demande industrielle.
D’autres projets sont en cours. Le programme Hydrogen Headstart finance l’innovation dans le domaine de l’hydrogène, et l’initiative Future Made in Australia soutient l’industrie propre avec des milliards supplémentaires. Si l’on ajoute à cela des politiques telles que la tarification du carbone ou des prêts à faible taux d’intérêt, l’économie penche encore davantage vers l’acier vert et l’ammoniac. Le pouvoir d’achat du gouvernement – sous la forme d’objectifs d’achat de matériaux à faible teneur en carbone – pourrait sceller l’accord en garantissant la demande.
Ces politiques ne sont pas que des vœux pieux : il s’agit de mesures pratiques qui fonctionnent déjà ailleurs. Le projet suédois HYBRIT, qui associe l’acier vert à une demande soutenue par le gouvernement, a déjà permis de lancer la construction de nouvelles installations industrielles de production d’acier vert. Parallèlement, la stratégie de l’Union européenne en matière d’hydrogène s’appuie sur la tarification du carbone et les subventions pour guider les industries et les fournisseurs dans la transition énergétique, tandis que le Japon offre des incitations à l’utilisation de l’acier vert dans son industrie automobile.
L’Australie dispose de l’énergie renouvelable et de la base industrielle nécessaires pour tirer parti de ces opportunités. Avec le bon leadership, nous pouvons transformer les trébuchements de l’hydrogène en un triomphe mondial pour l’industrie lourde.
Changlong Wang, Research fellow in Civil and Environmental Engineering, Monash University y Stuart Walsh, Senior lecturer in Civil and Environmental Engineering, Monash University
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original. Traduction Enerzine.com
