Hydrogène
Avec sa capacité à stocker les énergies renouvelables, l'hydrogène offre une solution de décarbonation complémentaire aux gaz renouvelables. Le développement de l’hydrogène bas-carbone et renouvelable est une priorité pour la France comme pour l’Europe. Elle l’est aussi pour GRTgaz qui s’engage pleinement pour relever ce défi.
Comprendre l’hydrogène, un accélérateur de la transition énergétique
Comme l’électricité, l’hydrogène est un vecteur énergétique qui permet de transporter l’énergie d’un point à un autre. Si ce gaz est très abondant dans l’univers, il est très peu présent sur Terre à l’état naturel. Mais on le retrouve en grande quantité, combiné à d’autres éléments :
- Dans l’eau, composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène (H2O),
- Dans le méthane, composé de quatre atomes d’hydrogène et d’un atome de carbone (CH4),
- Dans les hydrocarbures,
- Dans tous les organismes vivants, végétaux et animaux.
L’hydrogène est extrait de l’eau, du méthane, des hydrocarbures ou de la biomasse, par des procédés chimiques qui séparent les atomes d’hydrogène des autres atomes. Il existe plusieurs modes de production comme le vaporeformage du gaz naturel, la gazéification du charbon ou le vapocraquage des hydrocarbures. L’hydrogène issu d’énergies fossiles est appelé hydrogène « gris ».
Le défi est aujourd’hui de substituer à l’hydrogène « gris » un hydrogène « vert » renouvelable et bas-carbone. L’électrolyse de l’eau est une technologie prometteuse. Elle consiste à produire de l’hydrogène par la séparation des atomes d’hydrogène de l’eau, sous l’action d’un courant électrique. On parle d’hydrogène bas-carbone si l’électricité utilisée est issue de sources bas-carbone, comme le nucléaire. L’hydrogène est dit renouvelable si l’électricité est produite par les énergies renouvelables.
L’hydrogène est un gaz aux multiples atouts pour la transition énergétique, la décarbonation et la qualité de l’air. Son usage permet d’éviter des émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques (particules, NOx…). Son bilan carbone est également très favorable s’il est produit à partir de ressources bas-carbone ou renouvelables.
L’hydrogène s’impose aussi comme une solution d’avenir pour pallier l’intermittence des énergies renouvelables et exploiter pleinement leurs capacités de production. Le Power to Gas permet de convertir par électrolyse de l’eau les surplus de production d’électricité renouvelable et de les stocker sous forme d’hydrogène. L’hydrogène peut ensuite être injecté directement dans un réseau de transport dédié et utilisé pour décarboner les usages dans l’industrie ou la mobilité.
En proposant une alternative à l’hydrogène fossile, l’hydrogène bas-carbone et renouvelable produit en France participe enfin à la souveraineté énergétique nationale.
« Avec ses nombreux atouts énergétiques et environnementaux, l’hydrogène participe, aux côtés des autres filières de gaz renouvelables, à l’accélération de la transition énergétique. GRTgaz mobilise ses compétences pour construire un réseau de transport dédié, et contribuer ainsi à la création d’un futur mix énergétique sûr, abordable et neutre pour le climat »
Jana Kavicka, Business Developer H2
L’hydrogène est utilisé depuis longtemps dans l’industrie pétrolière et chimique pour la fabrication d’ammoniac et d’engrais ou encore le raffinage des produits pétroliers. Son usage est plus récent dans la sidérurgie pour la production d’acier. La consommation actuelle de la France avoisine les 900 000 tonnes par an, soit 35,5 TWh/an. Cet hydrogène est cependant à 96 % d’origine fossile. Réussir à remplacer l’hydrogène gris par de l’hydrogène vert dans les procédés industriels est une des clés de la transition énergétique et de la décarbonation.
L’hydrogène est aussi une solution de décarbonation pour la mobilité lourde.
Dans le secteur maritime, les expérimentations sont lancées avec la mise à l’eau attendue en 2025 des premiers bateaux naviguant au e-méthanol ou à l’e-ammoniac, carburants produits grâce à l’hydrogène.
L’hydrogène s’avère aussi prometteur pour l’aviation, même si la question des volumes de stockage nécessaires pour transporter ce gaz dans l’avion freine les élans technologiques.
Le déploiement d’un réseau de transport performant est stratégique pour développer l’hydrogène et créer un marché organisé. L’enjeu : garantir la sécurité et la flexibilité de l’approvisionnement en transportant l’hydrogène, à un coût compétitif. Cela exige une desserte des territoires cohérente, adaptée et interconnectée pour répondre aux besoins locaux, nationaux et, par extension, européens.
Depuis plusieurs années, GRTgaz se mobilise pour mettre en place le futur réseau de transport d’hydrogène en France. L’entreprise organise et porte de nombreux projets et initiatives pour concevoir des infrastructures de transport robustes et à accès ouvert et non-discriminatoire.
Où en est aujourd’hui le marché de l’hydrogène en France et en Europe ?
L’hydrogène bas-carbone et renouvelable, une priorité énergétique de la France
En France, l’hydrogène bas-carbone et renouvelable est affirmé comme un levier prioritaire pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Il est, aux côtés des gaz renouvelables et de l’électricité, un des piliers du futur mix énergétique français.
La France est l’un des premiers pays à s’être doté d’un plan Hydrogène en 2018. Il a été complété en 2020 par la stratégie nationale Hydrogène. Dans Le plan d’investissement France 2030 neuf milliards d’euros sont programmés pour soutenir le déploiement d’une filière compétitive d’hydrogène bas-carbone et renouvelable par électrolyse.
La stratégie nationale hydrogène prévoit une trajectoire de déploiement progressive que GRTgaz accompagne en tant qu’expert du transport de gaz. La priorité : déployer dans les bassins industriels les plus consommateurs d’hydrogène, une chaîne locale complète de production, de transport et de consommation d’hydrogène. La seconde étape consistera à développer le réseau à grande échelle pour construire un marché organisé de l’hydrogène.
Objectifs 2030 de la France pour le développement de l’hydrogène décarboné :
- Pour l’industrie et les nouveaux usages, atteindre une production de 700 000 tonnes (soit 27,6 TWh) d’hydrogène décarboné sur un total de production d’hydrogène de 1 345 000 tonnes, soit passer de 5 % à 52 % d’hydrogène décarboné dans la production.
- Couvrir 30 % des usages industriels avec de l’hydrogène décarboné, contre 5 % en 2022.
- Pour la mobilité, viser 342 000 tonnes (13,5 TWh/an) d’hydrogène décarboné, avec 300 000 véhicules à l’hydrogène légers, 5 000 véhicules lourds, 1 000 bateaux, 250 trains et 1 000 stations de recharge.
Vers un futur réseau de transport d’hydrogène européen : l’initiative dorsale hydrogène européenne
La dynamique de l’hydrogène est lancée en France et aussi dans toute l’Europe. Dans le cadre du pacte vert et du plan RePowerEU, l’Europe fixe un objectif de 10 millions de tonnes (394 TWh) de production interne d’hydrogène renouvelable et de 10 millions de tonnes d’importation d’ici à 2030.
Les opérateurs européens d’infrastructures gazières unissent leurs efforts pour développer l’hydrogène en cohérence avec cette stratégie de l’Union Européenne. GRTgaz travaille à la création de la Dorsale Hydrogène Européenne (« European Hydrogen Backbone » – EHB). Cette initiative vise à déployer, dans le cadre de la collaboration transfrontalière, une infrastructure européenne pour assurer la sécurité d’approvisionnement des clients et mettre en place un marché favorable à la concurrence.
L’initiative EHB projette le déploiement en 2040 d’un réseau d’hydrogène de 53 000 km reliant 28 pays européens. L’objectif est de combler les différences nationales en matière d’offre et de demande et donner accès à un approvisionnement en hydrogène abondant et à faible coût. En juin 2022, les dirigeants des opérateurs d’infrastructures se sont dits prêts à construire pour 2030 les premiers corridors d’approvisionnement en hydrogène, et ses interfaces avec les pays exportateurs externes.
Le projet repose sur de la conversion de canalisations de transport de gaz existantes et de la construction de nouvelles infrastructures.
Les défis à relever pour construire le réseau européen de l’hydrogène
En juin 2022, les conditions de réussite du développement de l’hydrogène en Europe ont été exprimées par les opérateurs d’infrastructures énergétiques européens réunis au sein de l’EHB :
- L’élaboration d’un cadre réglementaire européen stable et harmonisé : sur ce point, les actes délégués adoptés en 2023 par la Commission européenne ont permis de lever de premières incertitudes, avec la définition claire des conditions dans lesquelles l’hydrogène peut être considéré comme renouvelable.
- La coordination des politiques nationales : elle permettrait d’améliorer la coordination des projets transfrontaliers, aujourd’hui ralentis par des procédures de planification et d’autorisation souvent longues, complexes et différentes d’un pays à l’autre.
- Le déblocage de financements pour accélérer le déploiement des infrastructures d’hydrogène, en s’appuyant sur la flexibilité règlementaire régionale et d’autres solutions de financements pragmatiques (notamment en encourageant l’utilisation de l’hydrogène du côté de la demande).
- La diversification des sources d’hydrogène : l’EHB souligne l’intérêt d’intensifier les partenariats énergétiques avec des pays exportateurs d’hydrogène. Cela nécessite de sécuriser l’approvisionnement par un système de certification commun garantissant que les producteurs respectent le cadre de l’Union Européenne et l’origine renouvelable de l’hydrogène.
- La facilitation de la planification du système énergétique intégré des infrastructures d’hydrogène, de gaz naturel et d’électricité.
Le projet H2Med, premier couloir de transport d’hydrogène massif et transfrontalier
Le projet H2Med est le premier grand corridor vert qui reliera la péninsule ibérique au nord-ouest de l’Europe et permettra d’acheminer l’hydrogène renouvelable des zones de production vers les zones de forte consommation, notamment par l’intermédiaire des infrastructures d’hydrogène nationales associées. C’est un exemple de coopération énergétique européenne organisée par les différents gestionnaires de réseau de transport européens : les gestionnaires français (GRTgaz et Teréga), allemand (OGE), espagnol (Enagás) et portugais (REN).
« H2Med constitue une initiative historique. C’est le premier projet de corridor d'hydrogène vert réunissant plusieurs nations européennes. Il incarne l'engagement de l'Europe à établir un marché de l'hydrogène solide pour décarboner le secteur industriel et la mobilité sur le continent tout en assurant l’approvisionnement fiable des pays. »Thierry Trouvé
Directeur général de GRTgaz
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