L'hydrogène provenant d'énergies renouvelables telles que l'énergie solaire peut être produit sans émissions. Lucas Coch / AAP
L'utilisation de l'hydrogène comme carburant propre est une idée dont le temps peut venir. Pour l'Australie, la production d'hydrogène est séduisante: elle pourrait créer une nouvelle industrie nationale lucrative et aider le monde à parvenir à un avenir sans carbone.
La stratégie nationale sur l'hydrogène publié le mois dernier, l'Australie devrait être à l'avant-garde de la course mondiale à l'hydrogène. Dirigée par le scientifique en chef Alan Finkel, la stratégie adopte une approche neutre sur le plan technologique, en ne favorisant aucune façon de fabriquer de l'hydrogène «propre».
Mais il importe que l'hydrogène soit produit à partir d'électricité renouvelable ou de combustibles fossiles. Bien que la voie des combustibles fossiles soit actuellement moins chère, elle pourrait finir par émettre des quantités substantielles de dioxyde de carbone.
Le Dr Finkel et le ministre de l'Énergie Angus Taylor avant une réunion sur la stratégie de l'hydrogène. RICHARD WAINWRIGHT / AAP
L'hydrogène «propre» n'est pas toujours le même
L'hydrogène peut être produit en utilisant l'électricité par électrolyse, qui divise l'eau en hydrogène et en oxygène. Lorsque l'électricité renouvelable est utilisée, elle ne produit pas de dioxyde de carbone et est connue sous le nom d'hydrogène vert.
L'hydrogène peut également être produit à partir du charbon ou du gaz. Ce processus libère du dioxyde de carbone. La plupart de l'hydrogène produit aujourd'hui est fabriqué de cette façon.
Une partie - mais pas la totalité - du dioxyde de carbone provenant de ce processus peut être piégée et stockée dans des réservoirs souterrains - un processus appelé capture et stockage du carbone (CSC).
Mais CCS est techniquement complexe et coûteux. Seules deux usines produisant de l'hydrogène à partir de combustibles fossiles l'utilisent actuellement: un au Canada, avec un dioxyde de carbone taux de capture de 80%et un aux États-Unis avec un taux de rétention plus faible.
En Australie, le seul projet CCS à grande échelle en exploitation est celui de Chevron. Projet de gaz Gorgon (pas d'hydrogène) en Australie occidentale. Après un retard important et trois ans après le début de la fourniture de gaz du projet, la capture et le stockage du carbone ont commencé cette année.
Des taux élevés de capture du carbone ne sont pas garantis
La stratégie hydrogène utilise le terme «hydrogène propre» pour l'hydrogène produit à partir d'électricité renouvelable et à partir de charbon ou de gaz avec capture de carbone. Et il suppose un scénario «dans le meilleur des cas» où 90-95% de dioxyde de carbone est capté par les combustibles fossiles.
Ces taux sont techniquement possibles, mais n'ont pas été atteints à ce jour. Les taux de capture inférieurs ne sont pas examinés dans la stratégie.
Aux taux de capture 90-95%, l'hydrogène à base de charbon et de gaz consomme beaucoup moins de carbone que les combustibles fossiles traditionnels. Mais un taux de capture de 60% signifie que l'hydrogène du charbon a une intensité d'émission similaire à la combustion directe de gaz naturel.
Intensité des émissions des carburants avec et sans CSC. Les nombres d'hydrogène sont pour la production seulement; l'intensité des émissions est plus élevée pour l'hydrogène exporté. Source: calculs des auteurs, à l'aide de données de l'Agence internationale de l'énergie et de la US Energy Information Administration
La stratégie nationale ne décrit pas de mécanisme pour garantir que les taux de capture optimaux sont atteints. La production d'hydrogène pourrait augmenter beaucoup plus rapidement que les installations nécessaires pour capter les émissions, permettant à de grandes quantités de gaz à effet de serre de pénétrer dans l'atmosphère - comme dans le cas de Gorgon.
Un autre risque est que la capture du carbone ne pourra pas atteindre les meilleurs taux pour des raisons techniques ou financières.
Vers des exportations zéro émission
Des pays comme le Japon, la Corée du Sud et l'Allemagne étudient la possibilité d'utiliser l'hydrogène de différentes manières, notamment production d'électricité, transport, chauffage et procédés industriels.
Certains futurs importateurs peuvent ne pas se soucier de la propreté de notre hydrogène, mais d'autres le pourraient.
Pour illustrer l'importance des exportations décarbonées, nous avons calculé les émissions si l'Australie produisait 12 millions de tonnes d'hydrogène pour l'exportation par an - ce qui équivaut à environ 30% de nos exportations actuelles de gaz naturel liquéfié et conformément aux estimations de production de la stratégie nationale.
Cela nécessiterait environ 37 millions de tonnes de gaz naturel ou 88 millions de tonnes de charbon. Si 90% de dioxyde de carbone était capturé, les émissions de gaz totaliseraient 1.9% des émissions annuelles actuelles de gaz à effet de serre de l'Australie (2018), ou 4.4% en utilisant du charbon.
Si seulement 60% du dioxyde de carbone était capturé, l'hydrogène du gaz et du charbon représenterait respectivement 7.8% et 17.9% supplémentaires des émissions nationales actuelles, ce qui compliquerait considérablement la tâche de l'Australie pour atteindre les objectifs d'émissions actuels et futurs.
Où investir
À l'heure actuelle, la production d'hydrogène à partir de combustibles fossiles est moins chère qu'à partir d'énergies renouvelables, même avec la capture et le stockage du carbone.
L'Australie dispose également de réserves importantes et prêtes de charbon dans la vallée de Latrobe à Victoria, qui ne seront pas utilisées par le déclin de l'industrie de l'énergie au charbon. Le carbone capturé pourrait être stocké sous le détroit de Bass. Et les abondantes réserves de gaz du pays pourraient être transformées en hydrogène, en plus ou en remplacement des exportations de gaz naturel liquéfié. Il n'est donc pas surprenant que la stratégie nationale ait laissé toutes les options sur la table.
Un diagramme montrant la myriade d'utilisations potentielles de l'hydrogène. Stratégie nationale sur l'hydrogène
Cependant, la mise en place d'installations de production d'hydrogène avec capture du carbone signifierait d'énormes dépenses en équipements à très longue durée de vie. Cela est risqué, car le capital serait gaspillé si le marché de l'hydrogène à forte intensité d'émissions s'effondrait, soit par l'attitude du public, soit par un impératif mondial de passer à des systèmes énergétiques zéro émission.
Le monde est déjà loin du rythme nécessaire pour atteindre ses objectifs de réduction des émissions, et doit finalement atteindre zéro net pour éviter les pires impacts du changement climatique.
L'Australie devrait investir dans la recherche et le développement pour rendre l'hydrogène vert moins cher. Cela nécessite de réduire le coût de l'électrolyse et de réduire davantage la production d'énergie renouvelable à grande échelle. Cela pourrait entraîner de grands avantages pour le climat et la future économie d'exportation de l'Australie.
À propos des auteurs
Frank Jotzo, directeur, Centre pour la politique climatique et énergétique, Université nationale australienne; Fiona J Beck, chercheuse principale, Université nationale australienneet Thomas Longden, chercheur, Université nationale australienne
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
