L'Australie est à la croisée des chemins dans la course mondiale à l'hydrogène

L'Australie est à la croisée des chemins dans la course mondiale à l'hydrogène Renouvelables ou combustibles fossiles? La façon dont l'hydrogène est produit fait une grande différence dans l'intensité de ses émissions. Shutterstock 

Il y a beaucoup d'enthousiasme à propos de la production potentielle d'hydrogène en Australie comme carburant propre à grande échelle, pour l'exportation vers des pays comme l'Allemagne, le Japon et la Corée du Sud.

L'hydrogène (H₂) est un vecteur d'énergie utile et ne libère pas de gaz à effet de serre lorsque cette énergie est récupérée. Mais du dioxyde de carbone (CO₂) peut être émis lors de la production d'hydrogène, selon que le procédé utilise des énergies renouvelables ou des combustibles fossiles.

Dr Alan Finkel - conseiller spécial du gouvernement fédéral pour les technologies à faibles émissions et ancien scientifique en chef - a affirmé Valérie Plante. ce mois-ci: «Le monde va avoir besoin de beaucoup d'hydrogène, et donc plus nous pouvons obtenir cet hydrogène, mieux c'est».

Mais notre analyse, publié aujourd'hui, montre que la production d'hydrogène à partir de combustibles fossiles comporte des risques importants. Le procédé peut émettre d'importantes émissions de gaz à effet de serre - et capter ces émissions à un taux élevé peut rendre le procédé plus coûteux que l'hydrogène produit à partir d'énergie renouvelable. Ces découvertes ont de grandes implications alors que l'Australie cherche à devenir une superpuissance de l'hydrogène.

L'hydrogène «propre» du charbon ou du gaz?

L '«hydrogène vert» zéro émission est produit par électrolyse de l'eau, lorsque le procédé est alimenté par des énergies renouvelables.

L'hydrogène peut également être produit à partir de combustibles fossiles - y compris le charbon et le gaz. Cela peut conduire à de nombreuses émissions de CO₂, même si une partie du carbone est captée et stockée.

Plusieurs documents de stratégie laissent la porte ouverte à l'Australie pour produire de l'hydrogène «à faibles émissions» à partir de combustibles fossiles. Ceux-ci incluent le Stratégie nationale sur l'hydrogène Finkel a été le fer de lance en tant que scientifique en chef et le gouvernement fédéral Feuille de route des investissements technologiques.

Dans une récente Essai trimestriel, Finkel a déclaré que le CO₂ issu de la production d'hydrogène devra être capturé et stocké - en fait, a-t-il soutenu, les pays importateurs insisteraient là-dessus. Cela, dit Finkel, signifie que l'hydrogène provenant de combustibles fossiles serait de «l'hydrogène propre».

Mais les taux de captage et de stockage du carbone (CSC) varient. Et plus le taux d'émissions captées et stockées en toute sécurité sous terre est élevé, plus le processus est coûteux.

Un accent sur l'intensité des émissions

À l'échelle mondiale, seules quelques usines d'hydrogène à grande échelle fonctionnent actuellement, et les taux de capture du carbone atteints dans la pratique sont rarement signalés.

Lorsque nous évaluons si une source de carburant est à faible émission de carbone, nous calculons son «intensité d'émissions». Cela fait référence au nombre de kilogrammes de CO₂ associés à l'énergie produite.

Nos derniers articles analyse ont constaté que l'intensité des émissions des systèmes de production d'hydrogène à base de combustibles fossiles est substantielle, même avec la capture du carbone.

Par exemple, la production d'hydrogène à partir du charbon, si 90% des émissions sont captées, a une intensité d'émissions pas très inférieure à celle de l'utilisation du gaz pour le même contenu énergétique. Il en va de même pour l'hydrogène provenant du gaz, avec un taux de capture de 56%.

Notre analyse prend également en compte les «émissions fugitives» libérées lors de l'extraction et du traitement des énergies fossiles. Ils sont généralement ignorés, mais ils sont importants.

Selon les règles comptables mondiales, les émissions provenant de la production d'hydrogène seront comptabilisées dans l'inventaire du pays producteur. Mais de nombreux importateurs d'hydrogène préoccupés par le changement climatique voudront savoir quelles émissions ont été libérées lors de la production.

Cela peut être fait par le biais de programmes de certification de l'hydrogène. Par exemple, l'Union Européenne a développé la Garantie d'Origine CertifHy programme ce qui explique les origines de l'hydrogène utilisé. Il comprend des informations indiquant si l'hydrogène a été produit à l'aide de sources d'énergie renouvelables ou non renouvelables (comme les combustibles nucléaires ou fossiles avec CSC).

Dans ce schéma, seul l'hydrogène produit à partir de gaz naturel avec un taux de captage de carbone élevé (vers 90%) pourrait être appelé hydrogène «bas carbone».

Ces taux de capture élevés sont supposés dans rapports majeurs et les stratégies nationales - y compris celles de l'Australie - mais n'ont pas été réalisées dans une usine commerciale à grande échelle. Tomakomai CCS du Japon projet de démonstration a atteint un taux de capture de 90% - mais à un coût très élevé.

L'Australie est à la croisée des chemins dans la course mondiale à l'hydrogène Intensité des émissions de différents carburants. Auteurs fournis

Maintenant, un regard sur les coûts

À l'heure actuelle, produire de l'hydrogène avec des combustibles fossiles coûte généralement moins cher que de le produire avec une électrolyse alimentée par des énergies renouvelables. Mais le coût de l'électrolyse avec des énergies renouvelables est en baisse et pourrait devenir moins cher que les combustibles fossiles avec des options de capture du carbone, comme le montre le graphique ci-dessous.

Notre analyse a trouvé l'hydrogène provenant du gaz ou du charbon coûte entre 1.66 $ US et 1.84 $ US le kilogramme sans que le carbone ne soit capté et stocké. Cela passe entre 2.09 et 2.23 dollars EU par kilogramme avec des taux élevés de captage du carbone.

Une pénalité carbone, telle qu'elle est appliquée en Europe, rendrait l'hydrogène provenant de combustibles fossiles plus cher. Une pénalité de 50 dollars EU par tonne de CO₂ pousse l'estimation centrale des coûts de production entre 2.24 et 3.15 dollars EU le kilogramme.

En comparaison, l'Australie Feuille de route des investissements technologiques fixer un objectif de production d '«hydrogène propre» pour moins de 2 dollars australiens le kilogramme, soit 1.43 dollar EU.

Le coût réel de l'évitement du carbone à l'aide du CSC varie considérablement et n'est souvent pas bien défini. Les projections de coûts actuelles reposent sur des estimations optimistes des coûts de transport et de stockage du CO₂ et n'incluent généralement pas les coûts de surveillance et de vérification pour le stockage à long terme.

Alors, comment tout cela se compare-t-il à l'hydrogène «vert»?

Notre analyse ont constaté que l'estimation médiane de l'électrolyse à base d'énergies renouvelables passe de 3.64 $ US le kilogramme aujourd'hui à bien en dessous de 2 $ US le kilogramme.

Le coût de production d'hydrogène avec des énergies renouvelables dépend principalement du coût de l'électricité, ainsi que du coût en capital et de l'intensité d'utilisation de l'électrolyseur. Le coût de l'énergie solaire et éolienne a considérablement chuté au cours de la dernière décennie, et ce la tendance va probablement se poursuivre.

À mesure que les électrolyseurs sont déployés à grande échelle, leurs coûts peuvent diminuer rapidement, ce qui fait baisser le coût de l'hydrogène vert.

Plus ne sera peut-être pas mieux

Donc qu'est-ce que tout cela veut dire? Si l'Australie continue de produire de l'hydrogène à partir de combustibles fossiles, deux risques possibles émergent.

Si les taux de captage du carbone sont faibles, nous pourrions nous enfermer dans un nouveau système énergétique à émissions élevées. Et si les taux de capture sont élevés, ces installations de production pourraient encore devenir non compétitives. Cela augmente le risque d'actifs échoués - des investissements à courte durée de vie économique, qui ne génèrent pas de rendement viable.

Les décisions d'investissement pour la production d'hydrogène à grande échelle seront finalement prises par les entreprises, sur la base de la viabilité commerciale. Mais les gouvernements ont un rôle important dès le début lorsqu'ils définissent les attentes et aident les projets pilotes. La route des combustibles fossiles devient un pari plus risqué.La Conversation

A propos de l'auteur

Thomas Longde, membre, Crawford School of Public Policy, Université nationale australienne; Fiona J Beck, Chercheur principal, Université nationale australienneet Franck Jotzo, Directeur, Centre pour la politique climatique et énergétique, Université nationale australienne

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Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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