Hydrogène 2020 : S'engager dans l'innovation

Dans cet article, Louis Brasington, du Cleantech Group, examine comment les entreprises s'engagent avec les innovateurs en matière d'hydrogène.

Les industries vertes sont sur le point d'être inondées de milliards d'investissements de la part de gouvernements désireux de se remettre de COVID-19 et de lutter contre le changement climatique. Ce mois-ci, l'Europe a dévoilé sa stratégie en matière d'hydrogène, notamment :

• Elle prévoit de multiplier par six sa capacité de production d'ici 2024 ;
• L'installation de 40 gigawatts de electrolyzers by 2030, contre 250 mégawatts de capacité mondiale aujourd'hui.

Avec une part de plus de 70 % du PIB mondial liée aux feuilles de route des pays en matière d'hydrogène, l'hydrogène a fait un retour triomphal sur le devant de la scène en tant que vecteur d'énergie essentiel. Quel est le problème ? L'hydrogène peut représenter 24 % de la demande énergétique finale mondiale et 5,4 millions d'emplois d'ici 2050, en jouant un rôle d'intégration sectorielle pour soutenir la décarbonisation dans l'industrie, les transports, la production d'électricité et les bâtiments.

Il n'y a pas que les gouvernements qui envisagent l'hydrogène pour atteindre les objectifs climatiques de 2050, les entreprises se repositionnent également pour jouer un rôle afin de rester pertinentes dans un avenir sans combustibles fossiles. En conséquence, elles engagent des innovateurs et participent activement.

Pourquoi les entreprises s'en préoccupent-elles ?

Les entreprises du gaz :

L'utilisation des infrastructures de gaz naturel existantes (et potentiellement du captage du carbone) offre la possibilité d'éviter les actifs gaziers bloqués, permet aux acteurs d'utiliser les infrastructures de gazoduc et le réseau de production existants pour maintenir leur pertinence dans un monde qui, autrement, se tourne vers l'électrification. En mai, cinq acteurs majeurs du secteur du gaz (Cadent, National Grid, NGN, SGN et Wales & West Utilities) ont proposé un plan de 1,1 milliard de dollars pour débloquer le réseau britannique de gaz hydrogène/biométhane sur une période de 5 ans.

Compagnies pétrolières :

Les grandes compagnies pétrolières ont collectivement promis des milliards pour la production durable d'hydrogène. Comme les compagnies gazières, l'hydrogène gris/bleu (gaz naturel/CCUS) est considéré comme un grand intermédiaire plutôt que comme un produit renouvelable à part entière, ce qui évite le risque d'échouer dans la production de combustibles fossiles. Cependant, alors que des acteurs comme Shell cherchent à devenir de grandes compagnies d'électricité, ils se tournent résolument vers l'avenir en utilisant les énergies renouvelables pour la production d'hydrogène vert. Repsol prévoit de développer une installation qui utilisera le dioxyde de carbone et l'hydrogène vert pour produire des carburants à émissions nettes nulles destinés au secteur des transports. Le projet NortH2 de Shell dans la région de la mer du Nord permettra de produire 3-4 gigawatts d'énergie éolienne pour la production d'hydrogène avant 2030, pour une capacité d'électrolyse de 750 MW.

Acteurs industriels (acier, ciment) :

Les acteurs industriels tels que Paul Wurth et ArcelorMittal ont tous déclaré que la molécule joue un rôle clé dans leurs stratégies de décarbonisation à long terme, en utilisant des fours à hydrogène, des turbines pour l'électrolyse pour des applications de chaleur à haute température, ou pour les matières premières industrielles. En raison de la longue durée de vie des actifs industriels en matière de chaleur, de processus et d'énergie, les décisions relatives à l'engagement en faveur de l'hydrogène sont prises aujourd'hui. Le CPE acier Paul Wurth travaille activement avec l'innovateur Sunfire sur un projet d'électrolyseur à haute température à grande échelle, MULTIPLHY.

Autres :

Les entreprises de gaz industriels, les acteurs du secteur automobile, les services d'électricité et les fournisseurs de matériaux/composants ont tous un rôle à jouer dans le domaine de l'hydrogène, mais ils chercheront également à s'adapter à certaines des nouvelles possibilités créées sur le marché de l'hydrogène durable.

Sources d'innovation

Une nouvelle chaîne de valeur émerge des acteurs qui cherchent à s'orienter vers un avenir distribué et durable, en s'attaquant aux principaux goulets d'étranglement du marché. Voici un résumé du paysage dans lequel les entreprises se sont engagées :

Production

La production durable d'hydrogène reste peu rentable pour son homologue à base de carbone avec des méthodes communes telles que le PEM qui coûte entre 4 et 6 dollars par kWh. L'innovation existe pour réduire les coûts d'investissement des composants, augmenter l'efficacité des processus de production et accroître la performance des matériaux. Des innovateurs tels que H2Pro, Ossus Biorenewable et Hydrogène Planétaire sont à la recherche de nouveaux moyens pour faire baisser le coût de production.

Stockage

Le stockage de l'hydrogène est un processus coûteux et encombrant. Généralement stocké dans des réservoirs de compression sous forme de gaz, les coûts sont largement dictés par les matières premières et autres composants clés pour la compression, la purification et la séparation. Des possibilités d'innovation existent pour des acteurs tels que H2 Energy Now, H2GO Power et GRZ qui cherchent de meilleurs moyens d'améliorer l'économie basée sur la densité volumétrique, tout en donnant la priorité à la sécurité.

Processus et infrastructure

La corrosion, les fuites, les performances et la précision du contrôle ne sont que quelques-uns des problèmes auxquels la chaîne de valeur existante est confrontée aujourd'hui. Les innovateurs s'attaquent en grande partie à chaque problème individuellement. Divigas, fondée l'année dernière, a développé une membrane de séparation de l'hydrogène qui élimine les sulfites et les contaminants, augmente la résistance à la chaleur et le cycle de vie. Pour les utilisateurs d'hydrogène distribué comme le secteur du transport routier, le ravitaillement en carburant reste coûteux et les économies d'échelle sont également essentielles.

Utilisez

Une fois que les coûts et l'efficacité en amont sont pris en compte, il existe une multitude de possibilités d'utilisation innovante de l'hydrogène. La figure ci-dessous met en évidence les applications pour lesquelles l'hydrogène durable pourrait jouer un rôle de soutien, y compris les applications nouvelles et existantes, qui sont actuellement responsables de 60 % des émissions mondiales liées à l'énergie et aux procédés.

Les principales possibilités d'innovation dans l'utilisation de l'hydrogène sont axées sur l'augmentation de l'utilisation des actifs par l'agrégation de la demande et la synchronisation du déploiement et l'augmentation des investissements dans les actifs d'approvisionnement, ce qui permettra d'accroître la demande de nouvelles applications de l'hydrogène. Les principaux acteurs travaillant sur les applications de l'hydrogène qui nous rejoindront lors du Cleantech Interactive comprennent Steamology, Norsk e-Fuel, Sylfen et Hydra Energy. Comment les entreprises se sont-elles engagées ?

Les entreprises ont utilisé plusieurs approches d'innovation pour s'engager sur le marché émergent de l'hydrogène.

Accélérateurs et incubateurs d'entreprises :

Des acteurs tels que Shell et Toyota s'engagent avec des accélérateurs pour mener des programmes d'accélérateurs d'entreprise. Le programme H2 Refuel Accelerator, par exemple, est un partenariat entre Fraunhofer TechBridge, Greentown Labs et Urban Future Lab, qui se concentre sur l'hydrogène pour le compte des deux entreprises et a permis l'incubation de sept jeunes entreprises l'année dernière.

Standard Venture (VC) et Corporate Venture Capital (CVC) :

Une poignée de fonds spécifiques à l'hydrogène allouent actuellement des capitaux aux jeunes entreprises en phase de démarrage, accélérant le développement technologique dans le but d'intégrer la propriété intellectuelle dans les activités du groupe d'entreprises, ou par l'intermédiaire d'un fonds de sociétés en commandite.

• CR : Parmi les exemples, on peut citer le fonds de 315 millions de dollars récemment annoncé au Royaume-Uni, HydrogenOne Capital, qui devrait être lancé d'ici la fin de 2020 et qui sera géré par des dirigeants de Shell et d'Exxon Mobil.

• CVC : Hyundai a lancé un fonds de 100 millions de dollars pour l'énergie hydrogène à la fin de 2018, et a depuis investi dans 3 sociétés d'hydrogène, GRZ Technologies, H2Pro et Impact Coatings

L'activité de capital-risque dans le domaine de l'hydrogène a connu un essor considérable ces dernières années, atteignant 460 millions de dollars en 2019. En outre, alors que les gouvernements et les grandes entreprises énergétiques et industrielles annoncent des plans d'investissement dans l'hydrogène, les actions de sociétés axées sur l'hydrogène telles que Bloom Energy et Ceres Power ont fait un bond en avant.

Partenariats stratégiques :

Afin de partager les dépenses d'investissement dans la construction de l'infrastructure de l'hydrogène, les acteurs se regroupent et forment des consortiums. De 2000 à 2019, 253 MW de projets d'hydrogène vert ont été déployés.  As de mars 2020, ce pipeline est passé à 8,2 gigawatts, soit 31 fois la capacité cumulée installée aujourd'hui. Les principaux partenaires stratégiques de l'entreprise sont les suivants

1. L'Arabie Saoudite : Players Air Products, ACWA Power, Neom, Thyssenkrup, prévoient de construire une usine d'hydrogène vert de 4GW, de faire fonctionner 20 000 bus à hydrogène et d'exporter sous forme d'ammoniac d'ici 2025,

2. Australie, Asian Renewable Energy Hub : Avec les acteurs Vestas, CWP Renewables, Intercontinental Energy, Macquarie 15GW d'énergies renouvelables sont prévus, 12 GW dédiés à l'hydrogène vert pour l'usage domestique et pour l'exportation vers l'Asie.

3. Norvège, Norsk e-Fuel : Climeworks, Paul Wurth et Valinor, cherchent à devenir la première usine commerciale européenne de carburant renouvelable pour l'aviation à base d'hydrogène.

Fusions et acquisitions :

Les acteurs qui ont déjà une expérience de la valeur de l'hydrogène ont utilisé les acquisitions comme un moyen d'acquérir des compétences sur le marché émergent de l'hydrogène vert. Plug Plug, un fabricant mondial de piles à combustible, espère se repositionner comme un acteur verticalement intégré dans le domaine de l'hydrogène vert, en concluant deux acquisitions en juin avec le fabricant de PEM Giner et l'acteur d'infrastructure United Hydrogen Group.

Cet article a été publié à l'origine par le Cleantech Group. Lire l'article original ici.