Chaque semaine, il y a des annonces à couper le souffle sur un nouvel hydrogène pour le jeu énergétique. Il pourrait s’agir d’un itinéraire de train de voyageurs à hydrogène d’environ 121 km. Il pourrait s’agir d’un protocole d’accord pour peut-être, à un moment donné dans le futur, construire beaucoup d’énergies renouvelables pour fabriquer de l’hydrogène en Namibie. Il pourrait s’agir d’un avion volant pendant dix minutes avec une hélice tournée par l’hydrogène.
Moins essoufflés annoncés et médiatisés sont l’abandon silencieux de schéma après schéma après schéma car ils ne se déroulent pas.
Celui qui m’a rappelé ce matin était l’annonce qu’Equinor, Air Liquide et Eviny abandonnaient complètement leur projet norvégien de carburant d’expédition à hydrogène vert. Ils avaient choisi un site à côté d’une raffinerie d’Equinor où ils allaient construire une usine d’électrolyse et fabriquer six tonnes d’hydrogène liquéfié par jour.
À environ 50 MWh par tonne d’hydrogène pour l’électrolyse, cela fait environ 300 MWh par jour. Et à environ un tiers de l’énergie de l’hydrogène pour le liquéfier, cela représente environ 67 MWh supplémentaires. Ajoutez de l’énergie pour tout le reste de l’installation et appelons cela environ 380 MWh par jour. Cela aurait été environ 140 GWh par an, en supposant une production assez constante. L’électrolyseur lui-même aurait été dans la gamme 12,5-20 MW selon l’utilisation.
Ils auraient payé des prix industriels pour les principaux utilisateurs, environ 58 $ US par MWh aux tarifs moyens des 15 dernières années. Cela couvre plusieurs sources de production, la transmission, le raffermissement et les prix réglementaires. Cela aurait représenté environ 8 millions de dollars par an, rien que pour l’électricité. Cela représente environ 3 700 $ par tonne de H2 liquide, soit environ 3,70 $ par kg. Ce coût de l’électricité ne va pas baisser. C’est déjà l’un des tarifs d’électricité les plus bas qui existent ou peuvent même exister jusqu’à la décarbonisation tardive du réseau, des quantités massives d’énergies renouvelables, de HVDC et de stockage ayant été pour la plupart amorties. C’est environ 2100 et peut être ignoré en toute sécurité.
Ce ne sont que des coûts opérationnels, soit dit en passant. En supposant un facteur d’utilisation de 80 %, l’électrolyseur se situerait dans la plage de 16 MW. Comme le note sèchement l’AIE, « les besoins en CAPEX sont actuellement de l’ordre de 500-1 400 USD/kWe pour les électrolyseurs alcalins et de 1 100-1 800 USD/kWe pour les électrolyseurs PEM, tandis que les estimations pour les électrolyseurs à cellule d’électrolyseur à oxyde solide (SOEC) varient entre 2 800 et 5 600 USD/kWe. En supposant l’extrémité inférieure de cette fourchette, prenons 1 200 $ par kWe, suggérant un électrolyseur uniquement CAPEX d’environ 19 millions de dollars. Amortir cela sur quelques années ajoute peut-être 4 millions de dollars par an, ce qui augmente le coût de l’hydrogène d’environ 50 %, de l’ordre de 5 600 dollars la tonne. Il est fort probable que les électrolyseurs seront moins chers, mais ils ne seront pas présents dans toutes les boîtes de Cracker Jacks.
Bien sûr, il y a le CAPEX du reste de l’usine, y compris les quelque 27 composants industriels nécessaires autour de l’électrolyseur, puis le processus de liquéfaction en plusieurs étapes. Cela représentera probablement le triple du coût des composants coûteux de l’électrolyseur, soit 60 millions de dollars supplémentaires, ce qui représente 8 millions de dollars supplémentaires par an en coûts amortis. En soi, cela double le coût OPEX, transformant la base de 3 700 $ en environ 9 300 $ par tonne de H2 liquide, soit environ 9,30 $ par kg non livré. Ce dernier ne va pas être moins cher. Ce sont déjà des produits industriels banalisés. Ils sont déjà aussi bon marché que possible.
Ce sont tous des calculs simples qui étaient disponibles en 2021 lorsque le projet a été annoncé en grande pompe. Non pas que quelqu’un ait sorti une serviette et un stylo Bic pour faire ça. Où est le plaisir là-dedans ?
Le projet a été immédiatement présélectionné pour le grand fonds européen d’innovation pour l’hydrogène, l’initiative IPCEI Hy2Tech de 5,7 milliards de dollars. Oui, les Européens savent vraiment comment nommer les projets pour qu’ils sortent de la langue, si la langue appartient à quelqu’un qui peut faire des nœuds dans les tiges de cerise avec.
Bien sûr, c’était un projet d’appât et d’interrupteur, du moins de la part d’Equinor. Les documents indiquent clairement que l’intention réelle était de fabriquer de l’hydrogène bleu par reformage à la vapeur de SMR. C’est la raison pour laquelle les géants du pétrole et du gaz poussent si fort l’hydrogène. Bien qu’ils n’exposent pas ou ne fassent probablement même pas le calcul des serviettes pour des projets comme Aurora, ils savent qu’il n’y a aucun moyen de faire de l’hydrogène un vecteur d’énergie et de faire de cet hydrogène des énergies renouvelables et de l’électrolyse dans la chronologie la plus éloignée imaginable.
Projection de la demande d’hydrogène jusqu’en 2100, graphique par auteur
Faisons un peu de calcul, d’accord ? À l’heure actuelle, nous fabriquons environ 120 millions de tonnes d’hydrogène par an. Ma projection de la demande d’hydrogène restant après que nous nous soyons débarrassés du plus gros utilisateur, les raffineries de pétrole à 38 millions de tonnes, réduisons le deuxième plus grand utilisateur, les engrais à base d’ammoniac à 31 millions de tonnes, et ajoutons la fabrication d’acier suggère que nous aurons besoin de 95 millions tonnes d’hydrogène par an en 2100.
A 50 MWh par tonne, c’est 4 800 TWh rien que pour l’hydrogène à usage industriel au final. Vous voulez nettoyer les 120 millions de tonnes ? C’est 6 000 TWh. Quelle quantité d’électricité renouvelable a été générée à partir de toutes les sources, y compris l’éolien, le solaire, l’hydroélectricité, la biomasse, etc. en 2021 ? Environ 8 000 TWh. Le simple fait de nettoyer les utilisations existantes de l’hydrogène nous oblige à construire 60 à 75 % d’énergies renouvelables en plus.
Faisons un peu plus de calculs. Combien de barils de pétrole sont consommés quotidiennement ? Environ 94 millions. Environ 25 % de cette somme est destinée à des utilisations plus bénéfiques pour la société, dans la fabrication de produits durables et de matières premières industrielles, plutôt que d’être brûlée pour créer de la pollution atmosphérique et des changements climatiques. Cela laisse environ 70 millions de barils de carburant par jour à remplacer.
Combien d’hydrogène faudrait-il pour remplacer cela? Eh bien, un baril de pétrole contient environ 6 120 MJ et un kg d’hydrogène contient environ 120 MJ, vous avez donc besoin d’environ 51 kg d’hydrogène. Donnons-y le bénéfice du doute et supposons que les piles à combustible sont plus efficaces que les moteurs à combustion interne, ce qui nous ramène à environ 31 kg d’hydrogène pour remplacer les carburants d’un baril de pétrole. Cela signifie que nous avons besoin d’environ 2,2 millions de tonnes d’hydrogène, ce qui semble raisonnable jusqu’à ce que vous vous souveniez que c’est chaque jour. Cela signifie que chaque année, nous aurions besoin d’environ 800 millions de tonnes d’hydrogène supplémentaires, soit environ sept fois notre production mondiale totale aujourd’hui.
Cela nécessiterait, bien sûr, plus de cinq fois plus que toute l’électricité renouvelable que nous avons construite dans toute l’histoire de la société humaine et ne laisserait rien pour les petites choses comme les lumières, la réfrigération, la climatisation ou les centres de données qui servent nous vidéos de chat.
À l’heure actuelle, 99 % de tout notre hydrogène provient de combustibles fossiles, principalement du gaz naturel, mais le charbon est également présent, avec des émissions de carbone encore pires. C’est un problème de changement climatique à l’échelle de l’ensemble de l’aviation dans le monde. Le simple fait de réparer cela nous oblige à presque doubler la production d’énergie renouvelable. Faire de l’hydrogène une source d’énergie en nécessiterait des multiples.
L’humanité ne peut pas faire cela. Il n’y a pas de voie économique sensée où l’hydrogène vert remplace les combustibles fossiles. Mais si l’industrie des combustibles fossiles peut convaincre les gens qu’ils ont toujours besoin de brûler quelque chose pour produire de l’énergie et que l’hydrogène est cette chose, alors ils peuvent intégrer des technologies de capture du carbone énergivores à leurs usines de reformage à la vapeur et de gazéification du charbon, réparer une infime fraction de les émissions en amont, dépenser beaucoup d’argent en lobbying et amener les gouvernements à croire que l’hydrogène bleu est une solution climatique.
Et voilà, au lieu que leurs réserves de combustibles fossiles valent peut-être 2 cents par dollar, elles valent tout d’un coup plus, car elles répercuteraient sur le monde le coût supplémentaire de la fabrication de l’hydrogène bleu. La proximité d’Aurora avec la raffinerie d’Equinor commence à avoir plus de sens, n’est-ce pas ?
Mais Equinor, Eviny et Air Liquide se sont heurtés à un problème. Ils ont commencé à essayer de vendre de l’hydrogène liquide à l’industrie maritime norvégienne. Et l’industrie du transport maritime a examiné la densité énergétique en volume de l’hydrogène (très faible) et le coût de l’hydrogène par rapport aux carburants actuels (très élevé) et les défis du soutage de l’hydrogène liquide (une longue, longue liste) et a déclaré absolutt ikke.
Après de nombreux coups aux portes, ils n’ont eu aucune commande pour leur hydrogène liquide très cher, très difficile à souter, très difficile à transporter sur les navires. Et vraisemblablement, ils ne recevaient pas assez des 5,7 milliards de dollars de financement européen de l’hydrogène. Ils ont donc complètement fermé boutique la semaine dernière, après avoir mis une pause sur le projet fin 2022.
Cela ne signifie pas que l’industrie du transport maritime a appris sa leçon sur l’hydrogène, soit dit en passant. Maersk parie sur le méthanol vert, a acheté un tas de navires à double carburant et s’est engagé dans quelques sources de méthanol vert. Ce carburant est problématique pour diverses raisons, mais la plus importante ressort de cette analyse de l’installation d’Aurora, la nécessité d’électrolyser l’eau à grands frais pour fabriquer de l’hydrogène. Enlevez la liquéfaction, ajoutez l’extraction de CO2 quelque part et le processus de fabrication du méthanol, et les coûts sont à peu près les mêmes, c’est-à-dire très chers. Et le méthanol a 45% de la densité énergétique du diesel, donc le soutage devrait être agrandi de 2,2 fois, réduisant la zone portuaire, et les réservoirs de carburant des navires devraient être agrandis de 2,2 fois, et vous ne pourriez pas simplement réutiliser le soutage existant parce que nous aurons toujours besoin de carburant de soute actuel jusqu’à ce que la transition soit terminée. Le méthanol vert reste hors de ma liste de substituts d’énergie marine pour ces raisons.
Oh, et l’appât et le changement de Methanex 95% gaz naturel / 5% biométhane méthanol n’est même pas une alternative viable. C’est juste un écoblanchiment flagrant de la part d’une entreprise et d’une industrie qui veulent que les volumes de méthanol augmentent d’un facteur trois et ont des signes de dollar là où se trouvaient leurs yeux.
Une autre option que d’autres envisagent est l’ammoniac vert. Devinez quoi. Plus d’hydrogène vert. Mêmes défis de coût. Encore moins de densité énergétique que le méthanol. Et c’est un danger pour la santé absolument horrible qui est bien pire lorsqu’il est exposé à l’eau. Comme l’a récemment déclaré un responsable de la santé publique aux Pays-Bas, responsable de trois ports et d’un groupe de villes, le stockage d’ammoniac dans les ports entraînerait le risque que des dizaines de milliers de personnes meurent en cas de déversement, et il ne pouvait pas comprendre pourquoi il était même envisagé.
Il m’a fallu, personnellement, beaucoup de temps pour travailler dans les fourrés de la décarbonisation marine et arriver à me faire une opinion. Il finira en batteries pour tout le transport fluvial et les deux tiers du transport maritime à courte distance, et en biocarburants pour le reste, à mon avis. L’hydrogène vert va compléter certains procédés de biocarburants, mais c’est à peu près tout. Et l’économie de l’hydrogène vert suggère que les filières de biocarburants qui ne nécessitent pas du tout d’hydrogène seront moins chères.
Les systèmes d’hydrogène vert pour l’énergie se heurtent tous aux mêmes problèmes : personne ne veut acheter le produit et les gouvernements n’ont pas amassé les milliers de milliards nécessaires pour les subventionner. Chaque fois que les jockeys du tableur s’impliquent, l’hydrogène vert tombe de la table en tant qu’option énergétique viable. Nous remplacerons la grande majorité du pétrole que nous brûlons par de l’électricité, mais nous le ferons beaucoup plus directement et efficacement via des connexions au réseau et des batteries afin de ne pas avoir à produire des quantités absurdes d’énergies renouvelables. Attendez-vous à beaucoup plus d’annonces sur l’arrêt de l’hydrogène pour des projets énergétiques comme le récent d’Equinor, Air Liquide et Eviny. Et attendez-vous à ce qu’ils n’obtiennent pas autant de presse que le nouvel hydrogène pour les annonces énergétiques.
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