Alors que les défis climatiques se font de plus en plus pressants, la quête de sources d'énergie propre et durable n'a jamais été aussi cruciale. Au cœur de cette révolution énergétique émerge une solution prometteuse : l'hydrogène. Cette molécule légère offre un potentiel extraordinaire pour transformer notre façon de produire, stocker et utiliser l'énergie. Pourtant, sa production soulève plusieurs challenges parfois coûteux en énergie et à l’empreinte carbone élevée. Faisons ensemble un rapide tour d’horizon de ces enjeux pour mieux comprendre comment investir dans l’hydrogène.
Investir dans l'hydrogène
Hydrogène bas carbone, de quoi parle-t-on ?
L’hydrogène en tant que vecteur énergétique
La première chose qu’il faut comprendre quand on s’intéresse à ce sujet, c’est que l’hydrogène n’est pas une source d’énergie à proprement parler. Contrairement au soleil ou au charbon par exemple, il n’est pas naturellement présent et exploitable sur Terre.
L’hydrogène est en fait un vecteur énergétique. C'est-à-dire qu’il permet le stockage de l’énergie sous forme chimique et sa restitution sous forme d’électricité (via une pile à combustible) ou sous forme de chaleur (via sa combustion).
En tant que tel, l’hydrogène a un potentiel intéressant car il permet de :
- stocker, transporter et restituer la majeure partie de l’énergie qui a été nécessaire à sa production
- passer d’une source d'énergie primaire (prélevée dans la nature) à l'énergie finale (délivrée au consommateur)
L’une des problématique de l’hydrogène, c’est que pour pouvoir être exploité et consommé, il doit être produit en utilisant de l’énergie. Celle-ci va être utilisée pour séparer l’hydrogène - qui n’est que très rarement présent sous sa forme pure (H) sur notre planète - d’une molécule qui en contient.
En effet, la plupart du temps, l’hydrogène (qui est en réalité un abus de langage utilisé pour faire référence au dihydrogène (H2)) est associé à d’autres matériaux et molécules, comme l'eau (H2O) ou le méthane (CH4), et se présente surtout en deux atomes (H2).
Pour produire de l'hydrogène, et en particulier de l’hydrogène vert, il est donc nécessaire de séparer l’hydrogène (H) (ou le dihydrogène (H2)) de la molécule à laquelle il est associé.
Comment produire de l’hydrogène ?
Pour ce faire, plusieurs techniques, inégalement complexes, coûteuses et vertueuses, existent. En voici trois, utilisées actuellement :
- L'électrolyse de l'eau, qui sépare l'eau (H2O) en dihydrogène (H2) et dioxygène (O2) grâce à un courant électrique, pouvant provenir d'électricité produite à partir d’énergies renouvelables.
- La thermolyse de la biomasse, ou pyrogazéification, qui permet, en absence ou défaut d’oxygène et à haute température (entre 400 et 1 500 °C), de convertir des matières organiques relativement sèches (biomasses, vieux bois, résidus de cultures, etc.) ou des déchets divers (combustibles solides de récupération, pneus usagés, boues de stations d’épurations séchées, etc.) en composés énergétiques, pouvant se présenter sous forme gazeuse, notamment composé d’hydrogène, mais aussi de biochar utilisable pour un retour au sol.
- Le vaporeformage, une réaction chimique qui utilise de la vapeur d'eau pour décomposer des sources de carbone en hydrogène
Hydrogène “propre”: les limites des coûts de production
La technologie choisie pour sa production influe sur la qualité de l’hydrogène produit, son coût et son empreinte carbone. Selon une étude de Carbone 4 (d’après Parkinson et al, 2019), les coûts de production s’échelonnent de 1 à 13 € par kg d’hydrogène, tandis que l’empreinte carbone de sa production varie de 0,5 à 22 kgCO2e par kg d’hydrogène.
On distingue ainsi plusieurs types d’hydrogène :
L’hydrogène vert, produit à partir d’énergies renouvelables, est le type d’hydrogène le plus “propre”, le plus bas en carbone. Il suscite un intérêt croissant, aussi bien pour les usages qu’il permet que pour son potentiel de production. Il fait d’ailleurs l’objet d’engagements des pouvoirs publics, notamment dans le cadre des plans de relance européens (« Next Generation EU », REPowerEU) ou nationaux (plan « France Relance » notamment).
Investir dans l'hydrogène : la consommation actuelle et ses usages
Malgré l’engouement et les nombreuses annonces qui portent sur l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique, 95 % de la production d’hydrogène est encore issue d'énergies fossiles et la grande majorité de l’hydrogène est actuellement utilisée comme réactif dans le secteur industriel. La pétrochimie représente plus de 70% des usages d’hydrogène dans le monde (activités concentrées autour du raffinage, de la production de méthanol et d’ammoniac).
Selon l’ADEME, avec une moyenne de 15 kgCO2e / kgH2, l'hydrogène est l’un des vecteurs énergétiques à l’empreinte carbone la plus élevée. Un projet d’hydrogène alimenté grâce à des énergies renouvelables, que l’on pourrait donc qualifier d’hydrogène vert, émet quant à lui environ 2 kgCO2eq/kgH2.
ll est donc impératif de développer davantage de procédés permettant une production d’hydrogène moins carboné. Il est aussi primordial d’utiliser l’hydrogène vert à bon escient et dans des secteurs ciblés.
Parmi ces secteurs prioritaires, il y a ceux :
- Particulièrement consommateurs d’hydrogène émetteur de carbone (hydrogène marron et hydrogène gris, cf. tableau partie 1)
- Pour lesquels la “concurrence” d’autres sources/vecteurs d'énergie n’est pas déjà trop développée. Par exemple, pour la mobilité “légère”, les biocarburants, le bioGNV et les batteries pour l'électrification des modes de transport sont à un stade avancé, probablement trop avancé, pour que l’hydrogène bas carbone et les efforts (coûts, techniques) fournis pour alimenter des véhicules légers en “hydrogène vert” soient les plus pertinents.
En revanche, sur le segment de la mobilité lourde (poids lourds, autobus, bennes à ordures, certains véhicules utilitaires lourds, les trains), le développement de la filière hydrogène est pertinent et soutenu par les pouvoirs publics.
L'hydrogène en France
En France, la Stratégie nationale Hydrogène (SNH), dévoilée en septembre 2020 et réaffirmée en février 2023, fixe comme l’une de ses trois priorités “le développement d’une mobilité lourde à l’hydrogène décarboné”. Si la décarbonation de l’industrie grâce au développement de la filière française de l’électrolyse est bien la priorité n°1 du gouvernement, l’intérêt du vecteur hydrogène pour décarboner la mobilité est bien identifié. C’est un marché particulièrement dynamique, qui appelle des solutions technologiques permettant une autonomie supérieure à celle des batteries et qui représente un enjeu économique important (CA estimé à plus de 100 Md€ et 225 000 emplois par le Ministère chargé de l’industrie).
Des entreprises françaises, qui ont été pionnières dans le secteur dès les années 2010, sont particulièrement prometteuses et stratégiques pour le développement de la filière.
Parmi elles, l’entreprise SAFRA créée en 1955 à Albi, a suscité l'intérêt de Kimpa. Ses 4 activités complémentaires (construction et commercialisation de bus à hydrogène; rétrofit d’autocars diesel en hydrogène; rénovation et maintenance lourde de véhicules de transport; maintenance de véhicules) participent activement à l’accélération de la transition énergétique dans le secteur des transports, et notamment des transports en commun.
HYVIA ou Lhyfe, sont également des acteurs de référence sur le marché de la mobilité lourde à hydrogène. Elles offrent des solutions clés en main avec la production, le stockage, la distribution d’hydrogène vert et une large gamme de véhicules utilitaires.
Au niveau européen, le potentiel de développement de la flotte de véhicules lourds à hydrogène - constituée prioritairement de bus, avant la montée en puissance des cars d’ici 2030 - est non négligeable. Le marché total est actuellement estimé à 2080 véhicules (immatriculés, en déploiement et en projet) et devrait atteindre 21 000 véhicules en 2030 (Selon Element Energy pour Mobilité France Hydrogène, chiffres de janvier 2023).
Le déploiement de cette flotte est bien entendu éminemment lié à celui de la disponibilité et production de la ressource. D’ici à 2030,avec son plan REPowerEU, l’Union européenne vise l’importation de 10 millions de tonnes et la production de 10 millions de tonnes d’hydrogène renouvelable. Pour 2050, l’objectif est porté à 60 millions de tonnes d’hydrogène. En parallèle, des nouvelles découvertes de gisements d’hydrogène souterrain (naturel, non renouvelable) pourraient impulser une tendance à la baisse des coûts sur le marché de l’hydrogène.
Bref, vous l’aurez compris, le secteur de l’hydrogène est en plein développement mais regorge encore de nombreux défis pour délivrer son plein potentiel. Des défis qui offrent des opportunités d’investissement à impact dignes d’intérêt.
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