Le déploiement de l'hydrogène est crucial pour décarboniser divers secteurs économiques. Cependant, son efficacité dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre varie considérablement selon son application. Une nouvelle analyse révèle que certaines utilisations sont bien plus efficaces que d'autres, soulignant la nécessité de prioriser les projets pour maximiser l'impact climatique.
Points Clés
- L'hydrogène a un potentiel de réduction des émissions de 0,2 à 1,1 GtCO2e par an d'ici 2043.
- La production d'acier, de biocarburants et d'ammoniac sont les applications les plus efficaces.
- L'utilisation de l'hydrogène pour le transport routier, la production d'électricité et le chauffage domestique est moins pertinente.
- Les émissions totales des projets d'hydrogène pourraient atteindre 0,4 GtCO2e par an d'ici 2043.
- Les États-Unis, l'Australie et la Mauritanie présentent le plus grand potentiel de réduction des émissions.
Évaluation des Projets d'Hydrogène à l'Horizon 2043
Une étude récente a examiné près de 2 000 projets d'hydrogène à travers le monde. Ces initiatives, qu'elles soient opérationnelles ou prévues jusqu'en 2043, ont été analysées sous l'angle de leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) et de leur potentiel d'atténuation. L'objectif était de déterminer où l'hydrogène peut avoir le plus grand impact positif sur le climat, en tenant compte de l'ensemble de son cycle de vie.
Les résultats de cette analyse sont clairs : l'efficacité climatique de l'hydrogène n'est pas uniforme. Elle dépend fortement de la source d'hydrogène utilisée et de la localisation géographique des projets. Ces facteurs influencent directement les émissions associées à sa production et à son utilisation.
Chiffre Clé
Les projets d'hydrogène à faible émission de carbone pourraient générer 110 millions de tonnes d'hydrogène par an (MtH2/an) d'ici 2043.
Prioriser les Applications pour un Impact Maximal
L'étude identifie des applications où l'hydrogène est particulièrement efficace pour réduire les émissions. La fabrication d'acier, la production de biocarburants de deuxième génération et la production d'ammoniac se distinguent comme les utilisations les plus prometteuses. Ces secteurs ont souvent peu d'alternatives à faible émission de carbone à grande échelle, ce qui rend l'hydrogène indispensable pour leur décarbonisation.
En revanche, l'utilisation de l'hydrogène pour le transport routier, la production d'électricité et le chauffage domestique est moins pertinente. Des alternatives plus favorables, comme l'électrification directe via des pompes à chaleur ou des véhicules électriques à batterie, existent déjà et affichent souvent une meilleure efficacité et un potentiel de réduction des émissions plus élevé.
« L'efficacité climatique et l'utilité de l'hydrogène dépendent fortement de son application spécifique et de ses dérivés. »
Variabilité des Émissions par Application
Les émissions de GES varient considérablement entre les applications basées sur l'hydrogène. Cette variation est principalement due à la source d'hydrogène et à la disponibilité des ressources énergétiques primaires spécifiques à chaque région. Par exemple, l'utilisation de sources d'énergie fossile pour la production d'hydrogène, même avec capture de carbone, entraîne des émissions beaucoup plus élevées que l'électrolyse de l'eau alimentée par des énergies renouvelables.
Pour la plupart des applications, l'impact climatique peut être plus de dix fois supérieur pour les filières fossiles par rapport aux sources à faible émission de carbone. Il est même possible d'atteindre des potentiels d'émissions nettes négatives pour certaines applications, notamment grâce à l'hydrogène produit par gazéification de biomasse avec capture et stockage du carbone.
Contexte des Émissions
Les émissions totales des processus de production d'hydrogène prévus s'élèvent à environ 0,23 GtCO2e par an, avec une intensité moyenne de 2,1 kg CO2e par kg d'H2 d'ici 2043. Cependant, l'inclusion de l'application de l'hydrogène augmente ces émissions de manière significative, les portant à environ 0,4 GtCO2e par an.
Le Potentiel de Réduction des Émissions : Scénarios et Défis
Le potentiel global de réduction des émissions de GES grâce à l'hydrogène est estimé entre 0,2 et 1,1 GtCO2e par an d'ici 2043. Cela représente environ 0,5 à 3 % des émissions annuelles mondiales actuelles de CO2. Ce large éventail s'explique par les différents scénarios de référence utilisés : un scénario « business-as-usual » (basé sur les pratiques actuelles majoritairement fossiles) et un scénario « faible en carbone » (avec des alternatives décarbonées).
Comparé au scénario « business-as-usual », la plupart des applications d'hydrogène entraînent des émissions de GES plus faibles. Toutefois, face à un scénario « faible en carbone » où les alternatives non fossiles sont privilégiées, les options à base d'hydrogène génèrent souvent des émissions plus élevées pour des secteurs comme la production d'électricité, le chauffage domestique et la mobilité. Cela indique que ces applications sont moins efficaces pour la réduction des émissions lorsqu'il existe des alternatives directes et plus performantes.
- Acier : L'hydrogène offre une voie de décarbonisation cruciale pour l'industrie sidérurgique, difficile à électrifier directement.
- Biocarburants : Les biocarburants de deuxième génération, produits à partir d'huiles de cuisson usagées, présentent un potentiel de réduction d'émissions substantiel.
- Ammoniac : La production d'ammoniac à base d'hydrogène est également une application très efficace, notamment pour l'agriculture.
Le Rôle des Biocarburants et des Carburants Synthétiques
Les biocarburants, en particulier ceux de deuxième génération fabriqués à partir de déchets comme l'huile de cuisson usagée, sont très prometteurs. Ils offrent un potentiel de réduction des émissions important. De même, les carburants synthétiques à base d'hydrogène, comme le kérosène synthétique, devraient jouer un rôle central dans l'aviation et le transport maritime. Pour ces secteurs, l'électrification directe est difficilement réalisable à court ou moyen terme, et la biomasse durable est une ressource limitée.
Il est crucial de noter que les alternatives à faible émission de carbone basées sur la biomasse et le CCS (capture et stockage du carbone) sont confrontées à des défis d'industrialisation. La biomasse, surtout les sous-produits et résidus, est une ressource limitée, et l'infrastructure pour le CCS est encore en développement.
Le Paysage Mondial des Projets d'Hydrogène
Les pays avec le plus grand potentiel de réduction des émissions dans le scénario « business-as-usual » sont l'Australie (133 MtCO2/an), les États-Unis (103 MtCO2/an) et la Mauritanie (97 MtCO2/an). Ces trois pays représentent près d'un tiers du potentiel mondial total.
La majeure partie de ce potentiel provient de la production d'ammoniac et de l'utilisation non spécifiée d'hydrogène. Les États-Unis et le Royaume-Uni affichent une gamme d'applications d'hydrogène plus variée, incluant la chaleur à haute température, le raffinage et la mobilité.
Potentiel par Pays (Scénario Bas Carbone)
- Mauritanie : 26 MtCO2/an
- Panama : 21 MtCO2/an (principalement grâce aux biocarburants)
- Royaume-Uni : 14 MtCO2/an
Dans un scénario à faible émission de carbone, le potentiel global est probablement beaucoup plus faible, car il tient compte d'alternatives plus adaptées, souvent basées sur l'électrification directe, le CCS et l'utilisation de la biomasse. Le potentiel net de réduction pourrait ainsi être réduit à moins de 0,2 GtCO2/an d'ici 2043, principalement grâce à l'ammoniac, aux biocarburants et à la sidérurgie.
Recommandations pour les Décideurs
L'analyse met en lumière des recommandations clés pour les décideurs. Premièrement, le développement de l'hydrogène doit être accéléré par des mesures politiques de soutien pour permettre un déploiement rapide des projets efficaces sur le plan climatique. Deuxièmement, une évaluation environnementale complète est essentielle pour mesurer les avantages climatiques et les autres impacts environnementaux des projets d'hydrogène.
Enfin, les politiques devraient être conçues pour prioriser les applications d'hydrogène offrant le potentiel de réduction des émissions de GES le plus élevé. Le décalage actuel entre les projets prévus et la capacité d'hydrogène nécessaire à une économie mondiale décarbonée doit être perçu comme une opportunité de guider les développements futurs vers les applications les plus efficaces pour atteindre les objectifs de zéro émission nette.
