L’hydrogène vert, produit à partir d’énergies renouvelables, ne compte que pour 0,1 % de la production mondiale d’hydrogène. Pour autant, cette énergie représente un pari ambitieux, et réalisable, pour régler les problèmes de production intermittente d’énergie et pour décarboner l’industrie lourde. La maîtrise de l’hydrogène vert amène de nombreux défis, mais les technologies numériques modernes permettraient de les relever.
Le monde des affaires, les politiques et les investisseurs voient bien le potentiel de l’hydrogène vert pour pallier l’intermittence de certaines énergies.
Produit par électrolyse de l’eau (séparation de l’hydrogène et de l’oxygène) à partir d’électricité renouvelable, l’hydrogène vert ne compte que pour 0,1 % de la production mondiale. Mais la baisse des coûts de l’électricité renouvelable et des technologies de l’électrolyse montre que l’hydrogène vert pourrait devenir le meilleur investissement dans les énergies propres.
Pour un grand nombre d’acteurs industriels, y compris ceux des secteurs pétrolier et gazier, l’hydrogène vert est perçu comme le meilleur moyen de contourner le problème des énergies intermittentes tout en poursuivant la décarbonation des industries très énergivores (chimie, transport).
Les défis de l’hydrogène vert
Bien qu’il progresse dans le secteur de l’industrie, l’hydrogène vert fait face à quatre grands défis :
• l’optimisation de la conception et le retour sur investissement : face à la demande du marché, les industriels devront améliorer leurs usines de production d’hydrogène vert. Compte tenu du manque de données et de la « jeunesse » du marché, l’optimisation de la conception des usines et des systèmes de production d’hydrogène vert sera coûteuse et très complexe. D’autre part, beaucoup de ces installations sont construites au sein même de groupes industriels existants. Or il sera nécessaire de repenser la conception de ces usines afin de limiter les impacts sur les opérations existantes durant la phase de transition vers l’hydrogène vert ;
• une main‑d’œuvre spécialisée limitée et des coûts opérationnels élevés : alors que le développement de l’hydrogène vert va permettre de très nombreuses créations d’emplois, beaucoup d’individus n’auront pas les aptitudes nécessaires pour s’insérer dans l’économie hydrogène. Alors que l’industrie poursuit son chemin vers la maturité, elle pourrait être freinée par le manque de travailleurs spécialisés. D’autre part, l’hydrogène vert fait face à un problème majeur : le coût élevé de son stockage et de son transport.
Inflammable et de faible densité volumétrique, l’hydrogène vert nécessite de gros investissements dans des pipelines et des transports spécialisés ;
• grandes pertes d’énergie : à chaque étape de la supply chain, l’hydrogène vert perd énormément d’énergie. Autour de 30 à 35 % de l’énergie utilisée pour produire de l’hydrogène sont perdus pendant le procédé de l’électrolyse ; liquéfier ou convertir l’hydrogène (en ammoniac par exemple) fait perdre 13 à 25 % d’énergie. D’autre part, l’utilisation de l’hydrogène dans des piles à combustible fait perdre 40 à 50 % d’énergie. Si ces problèmes ne sont pas réglés, il faudra augmenter les productions d’énergies renouvelables pour « nourrir » les électrolyses ;
• les intermédiaires : si l’hydrogène vert est produit dans des endroits très ensoleillés (Australie, Tunisie, Espagne, etc.), les intermédiaires industriels se trouvent souvent à des milliers de kilomètres de là. Conséquence : il est nécessaire d’installer des pipelines spéciaux avec tout ce que cela implique en termes de coûts et de temps.
Les solutions technologiques
Afin d’accélérer la transition vers l’hydrogène vert, le secteur peut compter sur des investissements de plus en plus importants, le soutien de plus en plus fort des gouvernements, des avancées majeures dans l’ingénierie ainsi que des travailleurs très qualifiés.
Mais ce secteur peut surtout compter sur la révolution numérique et notamment l’intelligence artificielle des objets (AIoT ou Artificial Intelligence of Things), combinaison d’intelligence artificielle et d’Internet des objets capable d’optimiser et d’automatiser des systèmes grâce à la gestion de masses de données avancées et d’analyses fines. Le numérique peut accélérer la transition vers l’hydrogène vert dans quatre grands secteurs :
• les jumeaux numériques : avant d’injecter de l’argent, les investisseurs veulent savoir quelle configuration de systèmes leur permettra d’optimiser le retour sur investissement. Les jumeaux numériques peuvent conceptualiser de multiples modèles et scénarios en incluant des variables (météo, infrastructures locales, demandes des intermédiaires financiers) afin d’optimiser chaque modèle, de maximiser les investissements et de diminuer les risques ;
• la surveillance et le contrôle : la consommation d’énergie, la performance des sites, les taux de production, la pureté et le stockage sont des indicateurs de performance clés pour la production d’hydrogène qui requièrent une grande visibilité pour garantir des productions efficaces. L’AIoT permet de détecter très rapidement des anomalies en utilisant des alarmes intelligentes, des capteurs de surveillance de ces indicateurs et des systèmes de surveillance et de contrôle dans le cloud. Grâce à ces systèmes, les coûts peuvent diminuer de 10 à 20 % ;
• les analyses de données avancées : l’analyse avancée peut transformer des données en renseignement pour les milieux d’affaires. Pour l’hydrogène vert, les données récoltées à partir des sites, des réservoirs, des pipelines et même des conditions météorologiques peuvent apporter des recommandations pour corriger certains problèmes ou maximiser les productions ;
• le certificat d’origine : la garantie d’origine est le préalable à la monétisation de l’hydrogène vert, car elle certifie la nature renouvelable de l’électricité consommée. Les installations et systèmes de contrôle pilotés par AIoT transmettent des données en temps réel et permettent d’automatiser l’alimentation en électricité, mais aussi la traçabilité du cycle de vie de l’hydrogène vert.
L’hydrogène vert est une solution viable pour la décarbonation des secteurs industriel, chimique et des transports. Grâce à des investissements massifs, au soutien des gouvernements, aux avancées dans l’ingénierie et à une main‑d’œuvre très qualifiée, les solutions numériques comme l’AIoT garantiront la transition vers l’hydrogène vert tout en jouant un rôle moteur dans la décarbonation au niveau mondial. La baisse spectaculaire des coûts promise d’ici une dizaine d’années est une chance à saisir par de nombreux secteurs industriels, dont celui des transports (aéronautique, maritime, routier).
