Actualités
Il est de plus en plus fréquent d’entendre parler de l’hydrogène et de son potentiel pour devenir « l’énergie du futur ». Mais, qu’est-ce que l’hydrogène exactement ? Quelles sont ses applications commerciales et industrielles et quelle est la situation actuelle de ce marché ?
Dans ce dossier, nous nous concentrerons sur le marché mondial de l’hydrogène ainsi que ses applications sur les marchés visés par Surfeo.
Elément le plus présent de l’univers, l’hydrogène est également présent en abondance sur Terre, associé à d’autres éléments tels que l’eau, l’oxygène ou encore le carbone. Cependant, l’hydrogène utilisé par l’industrie doit être parfaitement pur, ce qu’il n’est pas sous sa forme naturelle. De ce fait, la totalité de l’hydrogène utilisé dans le monde par les différentes industries est produit industriellement par l’Homme.
Pour ce faire, 3 processus sont possibles :
– Le reformage des hydrocarbures, principalement du gaz naturel, par de la vapeur d’eau surchauffée pour séparer les atomes constituant le méthane et les réarranger en dihydrogène (H2).
– La gazéification du charbon, qui libère à des températures extrêmement élevées les gaz contenus dans le charbon, tels que le dihydrogène.
– L’électrolyse, généralement de l’eau, décompose chimiquement l’élément sous l’effet d’un courant électrique, permettant ainsi d’obtenir du dihydrogène.
Les 2 premiers procédés cités s’avèrent extrêmement énergivores et polluants, relâchant une grande quantité de gaz à effet de serre. Au contraire, l’électrolyse de l’eau est un procédé vert et renouvelable ne produisant aucun gaz à effet de serre. Cependant, ce dernier reste très coûteux aujourd’hui et n’est généralement donc pas utilisé par les producteurs d’hydrogène. Néanmoins, de plus en plus de producteurs d’hydrogène décarboné, dit « hydrogène vert » utilisent l’électrolyse de l’eau pour sa production. Aujourd’hui, 95% de l’hydrogène produit dans le monde provient du reformage d’hydrocarbures et est donc très polluant. Grâce à une R&D intense dans ce secteur et à une réduction progressive des coûts, l’hydrogène pourrait être exclusivement produit à partir de l’électrolyse de l’eau dans un futur relativement proche. Il n’en reste pas moins que la production d’hydrogène, et donc ses applications industrielles, ne sont absolument pas « vertes » de nos jours.
L’hydrogène produit dans le monde est principalement utilisé pour 3 applications. Premièrement, la grande majorité de l’hydrogène produit est utilisé dans des processus industriels, tels que le raffinage du pétrole et autres carburants et la production d’ammoniac. La part restante de l’hydrogène produit est utilisée en tant que carburant sous sa forme liquide, principalement pour l’industrie spatiale, et comme vecteur énergétique, allié à une pile à combustible, pour le secteur des mobilités. Il est important ici de préciser que l’hydrogène n’est pas une énergie, mais est un vecteur d’énergie. Autrement dit, l’hydrogène permet de transporter, de stocker et de délivrer de l’énergie antérieurement produite.
Il existe deux façons de récupérer l’énergie contenue dans l’hydrogène. La première consiste à utiliser une pile à combustible. La pile à combustible convertit directement l’énergie interne de l’hydrogène en énergie électrique. Ce faisant, la pile à combustible ne produira que de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. Ainsi, la production d’énergie électrique par une pile à combustible est décarbonée. La deuxième méthode consiste à brûler l’hydrogène comme carburant dans un moteur à combustion. Ici, l’hydrogène doit être liquéfié, et est mélangé à l’oxygène pour créer la propulsion. Ce procédé est utilisé dans le secteur spatial, alors que les piles à combustible sont surtout utilisées dans les véhicules pour le secteur des transports.
L’hydrogène est un élément connu par l’Homme depuis longtemps. En effet, sa découverte remonte à 1766. Cependant, l’utilisation de l’hydrogène s’est réellement développée durant la Seconde Guerre Mondiale, et les premiers véhicules hydrogène ne sont apparus sur le marché que durant les années 90.
Ici, le fonctionnement d’une pile à combustible telle qu’utilisée dans les voitures hydrogène, produisant de l’électricité à partir d’oxygène et d’hydrogène, et n’émettant aucune émission de gaz à effet de serre.
Comme expliqué précédemment, la majeure partie de l’hydrogène produit est utilisée pour des processus industriels, tels que le raffinage du pétrole et des carburants et la production d’ammoniac. Cependant, l’hydrogène a un potentiel énorme dans d’autres applications, principalement sur les marchés de Surfeo, comme l’espace, la défense, le transport et bien sûr le secteur de l’énergie.
L’un des plus gros potentiels de l’hydrogène est au sein du secteur des transports : véhicules hydrogène, trains, avions et bateaux. Un véhicule hydrogène, par exemple une voiture, est un véhicule électrique qui tire son énergie d’une pile à combustible alimentée par l’hydrogène.
En ce qui concerne les véhicules à hydrogène, le développement de la filière repose en grande partie sur la technologie de la pile à combustible. Cette technologie a déjà été développée avec succès, mais elle est encore particulièrement coûteuse. En effet, le coût de production d’une pile à combustible peut atteindre jusqu’à 5000 $. Le coût de la pile à combustible reste donc le frein majeur à la commercialisation à grande échelle des véhicules hydrogène. Il faudrait réduire considérablement ce coût pour que ces véhicules soient vendus au même prix qu’une voiture classique. Ainsi, une R&D active au sein de cette filière devrait entrainer une réduction des coûts dans les années à venir. La technologie de la pile à combustible peut également être améliorée, la rendant par exemple plus compacte, avec une meilleure efficacité et un meilleur rendement énergétique, et avec une meilleure durabilité. Les véhicules hydrogène pourraient ainsi être la solution pour parvenir à une mobilité décarbonée, sans émissions directes de gaz à effet de serre. Néanmoins, la production d’hydrogène ainsi que la fabrication des véhicules ne sont pas décarbonées. Pour parvenir à une réelle mobilité décarbonée, toute la filière doit donc être « verte ».
L’hydrogène peut également être utilisé dans le transport ferroviaire, le premier train propulsé à l’hydrogène ayant été mis en service en 2018 en Allemagne, également équipé d’une pile à combustible. En France, les premiers trains hydrogène devraient être mis en service d’ici 2025. Au sein de l’industrie ferroviaire hydrogène, le constructeur Alstom joue déjà un rôle important et s’impose comme leader. En effet, le groupe est le constructeur des premiers trains hydrogène circulant en Allemagne.
Pour l’aviation hydrogène, Airbus a déjà repéré et saisi l’opportunité. Le constructeur européen prévoit de mettre en service les premiers avions de transport commercial d’ici 2035. 3 prototypes ont été dévoilés, et seraient propulsés par des turbines à combustions classiques alimentées en hydrogène liquide. Les constructeurs du secteur de l’aéronautique se tournent ainsi vers l’hydrogène. De plus, des projets d’avions plus modestes ont déjà été testés avec succès. Ces derniers, de petites tailles , sont propulsés par une pile à combustible alimentée en hydrogène.
Enfin, plusieurs projets maritimes utilisant l’hydrogène sont également en développement, l’hydrogène pouvant développer un potentiel intéressant pour les transports maritimes de marchandises. Par exemple, un moteur bicarburant utilisant seulement 15% de diesel et 85% d’hydrogène est déjà disponible sur le marché.
L’hydrogène est également utilisé de manière intensive par le secteur spatial. En effet, l’industrie spatiale est le plus grand consommateur d’hydrogène liquide, utilisé comme carburant pour les moteurs des engins spatiaux. Depuis les années 60, l’hydrogène est utilisé par l’industrie spatiale comme carburant, d’abord par la NASA pour la navette spatiale américaine, puis depuis la fin des années 70 par l’ESA pour le programme spatial Arianne. Aujourd’hui, l’hydrogène est utilisé pour les systèmes de propulsion Ariane 5 et Delta IV, et est au cœur de divers projets, notamment de la société américaine Blue Origin. Un moteur à hydrogène sera utilisé pour la propulsion du lanceur New Glenn, et est également envisagé pour la propulsion du deuxième étage de la fusée Vulcan de l’United Launch Alliance prévue pour 2021.
Tout comme pour les industries du transport et du spatial, l’hydrogène est très sérieusement envisagé par l’industrie de la défense. Par exemple, l’armée française développe actuellement plusieurs projets utilisant l’hydrogène, tels qu’un véhicule blindé à motorisation hybride, une pile à combustible pour alimenter en énergie l’équipement d’un soldat ou encore un drone à hydrogène. Au total, l’armée française a investi 65 millions € pour la R&D de projets militaires utilisant l’hydrogène. Les armées italienne et allemande utilisent également l’hydrogène pour l’alimentation de certains sous-marins hybrides, en utilisant une pile à combustible permettant une discrétion et une autonomie de plusieurs semaines sous l’eau. Enfin, l’armée américaine souhaite également utiliser l’hydrogène pour ses équipements militaires et a récemment introduit et mis en service des véhicules terrestres à hydrogène.
L’hydrogène est déjà appelé par beaucoup “énergie du futur”. Ce dernier présente en effet plusieurs avantages par rapport aux énergies conventionnelles. Par exemple, il génère une grande quantité d’énergie lors de sa combustion, environ 3x plus que l’essence à quantité égale. De plus, sa combustion est sans émissions de carbone. L’hydrogène peut donc être une énergie 100% verte si sa production est également décarbonée.
L’hydrogène peut répondre à 2 enjeux de la transition énergétique : la décarbonisation du secteur des transports et la compensation de la variabilité de la production des énergies renouvelables, par le stockage et la restauration de l’électricité. Il s’agit ici d’obtenir des réseaux stables et continus d’électricité issue d’énergies renouvelables, et également d’apporter une solution viable pour les micro-réseaux d’électricité en lieu isolé. Cependant, pour que l’hydrogène devienne une énergie véritablement verte, sa production doit être totalement décarbonée. De plus, des avancées technologiques sont encore nécessaires pour réduire les coûts et permettre à chacun d’accéder aux technologies hydrogène. Alors seulement, l’hydrogène pourrait devenir notre “énergie du futur”.
La consommation mondiale d’hydrogène était de 74 millions de tonnes (Mt) en 2018, avec seulement 1 Mt en France. En comparaison, la consommation mondiale d’énergie s’élevait à 13 800 Mt (équivalent pétrole) en 2017. Pour être transporté de son lieu de production à son lieu de consommation, les pipelines (gazoducs) sont largement utilisés, principalement en Europe et aux Etats-Unis, avec respectivement 1600km et 2500km sur les 4500km mondiaux. L’hydrogène peut également être transporté par camion ou par bateau. Cependant, il est un gaz volumineux. En effet, à pression atmosphérique normale, 1 kg d’hydrogène nécessite 11 mètres cubes pour être stocké. Il est donc essentiel d’augmenter sa densité et de le comprimer pour qu’il occupe moins d’espace. Le stockage et le transport de l’hydrogène peuvent se faire à haute pression sous forme gazeuse, à température extrêmement basse sous forme liquide ou même à base d’hydrure sous forme solide.
Le marché mondial de l’hydrogène n’a cessé de croître ces dernières années et devrait continuer à se développer dans les années à venir. En ce qui concerne l’hydrogène vert, le marché mondial représentait 787 millions $ en 2019 et devrait croître de 14 % par an entre 2020 et 2027. L’hydrogène vert étant la solution pour une énergie décarbonée, de nombreux investissements sont spécifiquement destinés aux technologies de production d’hydrogène vert.
Le marché de la mobilité hydrogène reste aujourd’hui limité. Il n’y a que 10 000 voitures à hydrogène dans le monde, dont 50% aux États-Unis. Trois grands constructeurs se partagent le leadership sur le marché des voitures à hydrogène : Toyota, Hyundai et Honda. Néanmoins, d’autres constructeurs automobiles semblent avoir enfin compris le potentiel de l’hydrogène pour l’industrie de la mobilité et des transports. Ainsi, Mercedes, Audi, Renault et le groupe PSA travaillent sur des projets de véhicules hydrogène. En raison du prix élevé des véhicules à hydrogène, la mobilité hydrogène reste un marché de niche. Par exemple, la dernière voiture hydrogène produite par Toyota, la Toyota Mirai, n’est seulement accessible qu’à partir de 78 900 €.
De toute évidence, la majorité de la population n’a pas les moyens de s’offrir une voiture hydrogène et reste donc fidèle aux véhicules à essence. En outre, même dans les pays les plus développés en matière d’hydrogène, comme l’Allemagne, très peu de stations de recharge d’hydrogène fonctionnent déjà. En raison de ces éléments, le développement de la mobilité hydrogène est lent. La R&D devrait permettre de lever ces obstacles, tels que les prix élevés, et devrait permettre à ce marché de se développer davantage dans les années et décennies à venir.
Dans cette optique, le gouvernement français a annoncé en septembre 2020, dans le cadre de son plan de relance économique, un investissement de 7 milliards € pour la filière française de l’hydrogène d’ici 2030. Les objectifs de ces investissements massifs sont principalement de développer la capacité de production de la France, de favoriser le développement de la mobilité lourde hydrogène et de soutenir la R&D dans ce domaine. Dans les 10 prochaines années, 50 000 à 150 000 emplois directs et indirects devraient être créés grâce à ces investissements. Parallèlement, l’Allemagne a également annoncé des investissements massifs pour son industrie de l’hydrogène. Avec l’ambition de devenir le premier pays au monde dans le domaine de l’hydrogène, l’Allemagne investira 9 milliards d’euros dans les prochaines années.
En ce qui concerne la production d’hydrogène, 4 acteurs principaux se partagent un quasi-monopole : Air Products, Air Liquide, Praxair et Linde. Engie, Total, Airgas, Messer Group ou encore Taiyo Nippon Sanso sont également de grands groupes produisant de l’hydrogène. Si sa production est principalement assurée par de grands groupes internationaux, les technologies liées à l’hydrogène, telles que les piles à combustible, sont principalement développées et produites par des entreprises plus petites, ou par des filiales de ces grands groupes.
En 2022, la société française Hydrogène de France prévoit de lancer la première usine de production de masse de piles à combustible de grande puissance. Ceci permettrait d’obtenir des piles à combustibles à des coûts moins élevés, et ainsi d’ouvrir le marché de la mobilité hydrogène à de plus en plus de consommateurs.
L’Europe regroupe de nombreux clusters d’entreprises dans le domaine de l’hydrogène, le plus important étant Hydrogen Europe, basé à Bruxelles, regroupant des membres de l’industrie, de la recherche et des associations nationales. En ce qui concerne l’hydrogène, l’essentiel de l’activité se situe en Europe du Nord, comme en Allemagne. Ainsi, de nombreux clusters d’entreprises sont situés dans cette région de l’Europe, étant généralement la plus active pour les nouvelles technologies et les énergies renouvelables.
L’industrie de l’hydrogène est un marché dynamique, avec de nombreux acteurs, des investissements, de la recherche et du développement technologique. Ainsi, de grands événements sont fréquemment organisés dans toute l’Europe. Paris accueillera notamment en mai 2021 le salon HyVolution qui réunira des producteurs, des distributeurs et des entreprises de stockage, des fabricants de technologies et des fournisseurs de services d’hydrogène décarboné. D’autres événements se tiendront tout au long de l’année 2021 comme le salon Hydrogen Fuel Cells à Hanovre en avril qui portera spécifiquement sur la production d’hydrogène, les piles à combustible et les batteries. Enfin, certains événements sont déjà prévus en ligne, comme la Conférence virtuelle sur l’hydrogène en octobre 2021, le plus grand événement virtuel portant sur l’hydrogène. Plus d’informations sur ces évènements : https://www.hyvolution-event.com/fr, https://www.h2fc-fair.com/en/ & https://hydrogen-online-conference.com/.
L’hydrogène regroupe ainsi plusieurs atouts qui rendent ce marché si intéressant pour l’avenir de l’énergie. En effet, la technologie de l’hydrogène est connue depuis longtemps et est aujourd’hui déjà existante et mature. En d’autres termes, même si cette technologie a encore besoin d’améliorations et de R&D, la plupart de ses défauts initiaux et de ses problèmes inhérents ont été supprimés ou réduits par des développements ultérieurs. L’hydrogène a déjà de nombreuses applications commerciales et sa combustion est décarbonée, ce qui en fait l’alternative potentielle aux combustibles fossiles, et donc l'”énergie verte du futur”.
Toutefois, comme expliqué précédemment, en raison des prix élevés, le marché de l’hydrogène, notamment pour les mobilités, reste un marché de niche. Par conséquent, plusieurs années de R&D sont encore nécessaires pour que l’hydrogène devienne économiquement accessible à la plupart des gens et pour que le marché se développe. En outre, la production d’hydrogène est actuellement très polluante et l’hydrogène n’est toujours pas une énergie verte.
De nombreuses opportunités se présentent pour le développement du marché de l’hydrogène, comme la transition énergétique. L’hydrogène jouera évidemment un rôle actif dans la transition vers l’énergie décarbonée au cours des prochaines années et décennies. De nouvelles applications dans le domaine de la défense et de la mobilité se développent et de nombreux projets en sont déjà au stade de la mise en œuvre. Bien sûr, ceci est le résultat d’investissements massifs en faveur de l’industrie de l’hydrogène de la part des gouvernements et des entreprises.
Cependant, le marché de l’hydrogène pourrait également être menacé par d’autres industries. Par exemple, l’amélioration de l’autonomie des voitures électriques conventionnelles pourrait amener les consommateurs à opter pour des véhicules électriques et les éloigner des véhicules à hydrogène.
Néanmoins, comme souligné dans cette étude, le potentiel de l’hydrogène est énorme et ce marché devrait se développer massivement dans les années à venir !
Contactez-nous pour en apprendre plus et discuter de vos objectifs de développement commercial !
Office: +33 (1) 55 17 14 73
Articles similaires
J'ai compris.
En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies pour nous permettre de vous offrir le meilleur service.