Le projet de recherche Hydrogen4EU, mené par l'IFP Énergies nouvelles, la fondation de recherche scandinave Sintef et le cabinet de conseil Deloitte, publie une étude (1) sur le rôle des technologies de l'hydrogène dans la transition énergétique européenne. Les partenaires ont modélisé le système énergétique européen, sa transition de 2020 à 2050 et le rôle que peut y jouer l'hydrogène. Deux scénarios de décarbonation à l'horizon 2050 ont été étudiés : l'un basé sur la neutralité technologique, l'autre sur un développement poussé des énergies renouvelables (ENR). Conclusion : dans les deux cas, l'hydrogène devrait jouer un rôle majeur, en participant à la décarbonation de l'ensemble des secteurs : industrie, transports, bâtiment…
100 Mt nécessaires en 2050
Le scénario « Énergies renouvelables » table sur un objectif de 40 % d'ENR en 2030, contre 32 % pour le scénario « Neutralité technologique ». Il cible 80 % d'ENR en 2050. La différence entre les deux scénarios est comblée essentiellement par le nucléaire et par le captage et stockage du CO2 (CCS).
L'hydrogène joue un rôle majeur dans ces deux modèles. La demande en Europe devrait dépasser les 30 millions de tonnes (Mt) en 2030, estime l'étude, soit trois fois plus que l'objectif fixé dans la stratégie européenne sur l'hydrogène. Elle devrait dépasser les 100 Mt d'ici 2050, quel que soit le scénario.
L'hydrogène contribuera notamment à l'électrification des transports (50 Mt en 2050) et de l'industrie (45 Mt en 2050). Dans les transports, il est utilisé « soit pour la consommation dans les piles à combustible, comme matière première intermédiaire pour la production de carburants synthétiques, soit pour une utilisation dans les bioraffineries. D'ici 2050, la demande d'hydrogène pour les e-carburants atteindra environ 20 Mt, la majorité étant utilisée dans le secteur des transports et en particulier dans l'aviation ». L'hydrogène et les autres solutions utilisant l'hydrogène alimenteront également le transport routier lourd et longue distance et le transport maritime.
Dans l'industrie, l'hydrogène devrait être consommé par de nombreux secteurs, principalement pour la fourniture de chaleur et de vapeur. Son potentiel est particulièrement élevé dans le secteur sidérurgique et dans l'industrie chimique, indique l'étude.
Les besoins seront moindres dans le secteur du bâtiment (5 Mt en 2050 dans le scénario ENR, le plus haut). « Cette adoption modérée est notamment due à des arbitrages entre un large éventail d'options disponibles pour décarboner ces secteurs tels que le biogaz, les énergies renouvelables directes, les pompes à chaleur et l'utilisation continue du gaz naturel ».
Un scénario ENR bien plus coûteux
Pour répondre à cette forte demande à venir, la production européenne devra fortement augmenter au cours des trois prochaines décennies, pour atteindre 90 Mt en 2050. Il faudra s'appuyer à la fois sur les filières sobres en carbone et renouvelables, quel que soit le scénario, note l'étude. Dans le scénario « Neutralité technologique », les filières à faible émission carbone et renouvelables contribuent chacune à la moitié de la production nécessaire. Dans le scénario « ENR », l'hydrogène renouvelable prend le relais à la fin des années 2030 et devient la plus grande source de production d'hydrogène d'ici 2040, indique l'étude. Auparavant, les technologies sobres en carbone seront davantage mobilisées.
Pour parvenir à ces niveaux de production, il faudra poursuivre, voire accélérer la dynamique actuelle de projets impulsée par la stratégie européenne, estime l'étude. Il faudra conjuguer investissements importants et déploiement accéléré des chaînes d'approvisionnement des énergies renouvelables et des électrolyseurs. Dans le scénario « ENR », 1 800 gigawatts (GW) de capacités solaires et 1 600 GW d'électrolyseurs seront nécessaires d'ici 2050. Une mobilisation plus importante de la biomasse, avec captage du CO2, peut également contribuer aux besoins de production, ajoute l'étude. Le scénario « Neutralité technologique » présente l'avantage « de réduire les investissements [de l'ordre de 70 Md€ par an], de soulager certains goulots d'étranglement financiers et technologiques et de permettre un système énergétique plus compétitif et plus efficace », soulignent les partenaires.
Néanmoins, prévient l'étude, le cadre réglementaire et politique actuel n'a toujours pas mis en place les outils et les mesures nécessaires pour stimuler la montée en puissance de l'hydrogène et, plus généralement, pour permettre aux technologies propres de concurrencer les solutions émettrices de CO2 et de parvenir à atteindre le seuil de rentabilité à long terme.
En parallèle, l'Europe devra miser sur les importations. Celles-ci « explosent dans les années 2030, notamment en provenance d'Afrique du Nord, de Russie, d'Ukraine et du Moyen-Orient », pour atteindre jusqu'à 15 % de l'approvisionnement européen dans le scénario de Neutralité technologique. Des infrastructures gazières devront être converties pour transporter l'hydrogène sur de longues distances.
