Le mirage de l'hydrogène vert

[ABC]

Cette analyse publiée sur linkedin par Jean Marc Jancovici me semble intéressante à noter ou critiquer

Quote
L'hydrogène vert est celui produit par électrolyse à partir de sources électriques renouvelables. Le travail de Deloitte évoque une production de 600 millions de tonnes d'H2 vert en 2050.

La production mondiale actuelle, issue des combustibles fossiles, est d'environ 100 millions de tonnes Il faudrait donc la sextupler et cela en 27 ans.

Contenu énergétique de l'hydrogène 33 kWh par kg. 600 millions de tonnes d'H2 ont donc un contenu énergétique de 20.000 TWh soit 40% de la production mondiale actuelle de pétrole, ou 50% de celle de gaz.

Le rendement de l'électrolyse est d'environ 70%. Pour produire ces 600 millions de tonnes d'H2 il faut donc environ 28.000 TWh d'électricité, soit... la totalité de la production électrique mondiale actuelle, ou environ 3,5 fois la production ENR actuelle en incluant l'hydro (cette électricité pour faire de l'hydrogène, ne serait plus disponible pour ses usages actuels).

La production électrique a certes un peu plus que doublé sur les 27 dernières années. Mais.... cela s'est surtout fait avec du charbon et du gaz !

Le rapport Deloitte évoque un marché de 280 milliards de dollars pour les exportateurs de cet hydrogène vert. Au vu du contenu énergétique évoqué ci-dessus (40% de celui du pétrole, ou la moitié de celui du gaz mondial), ca semble peu.

Parlons du coût de revient futur des dispositifs solaires et éoliens qui seront mobilisés. Les coûts actuels de production de ces dispositifs sont obtenus dans un monde où l'industrie est extraordinairement productive grâce aux combustibles fossiles (la "productivité du travail" a par exemple été multipliée par un facteur 30 depuis 1830 en France), et les transports très faciles grâce au pétrole. Que restera-t-il de cette "productivité" dans un monde dépourvu de combustibles fossiles, ce qui est l'hypothèse implicite légitimant de produire de l'hydrogène "vert" ?

Autre question : pourquoi les pays d'Afrique du Nord ou d'Amérique du Sud affecteraient en priorité leurs ENR à fournir en H2 des européens ou des asiatiques ne souhaitant pas devenir sobres, plutôt qu'à leur propre décarbonation ?

Deloitte évoque 3 points de vigilance pour les pouvoirs publics. Il me semble qu'il manque le principal : faire quelques règles de trois et se poser quelques questions avant de prendre nos paris !
Fin Quote

[Flypat1]

Exactement le même genre de miroir aux alouettes que tient Porsche en soutenant que l'avenir est au carburant synthétique. Carburant dont la fabrication serait assurée uniquement par de l'électricité verte (ENR). Or, pour faire rouler la moitié des véhicule en circulation en Europe avec ce carburant, cela nécessiterait de multiplier par 5 la production ENR européenne, uniquement à cet usage. Une utopie de plus

[Dominique18]

Exactement le même genre de miroir aux alouettes que tient Porsche en soutenant que l'avenir est au carburant synthétique. Carburant dont la fabrication serait assurée uniquement par de l'électricité verte (ENR). Or, pour faire rouler la moitié des véhicule en circulation en Europe avec ce carburant, cela nécessiterait de multiplier par 5 la production ENR européenne, uniquement à cet usage. Une utopie de plus

Pour l'instant, les expérimentations allemandes se passent au sud du Chili, avec du vent qui souffle en permanence pour faire tourner les éoliennes produisant suffisamment d'énergie pour assurer le processus de fabrication, c'est à dire faire fonctionner l'usine.
Pour obtenir un carburant de ce type suffisamment performant et dont le coût de fabrication ne soit pas astronomique au litre, il va falloir patienter très longtemps.
Quand à pouvoir en produire en quantité suffisante or couvrir les besoins, c'est une autre histoire.

https://fr.motor1.com/news/496184/carbu ... ification/

https://www.autoarena.fr/pourquoi-lalle ... -synthese/

Le tout électrique pour les véhicules étant un leurre, la volonté claire vers un autre modèle de société plus responsable, moins consommatrice et moins énergivore ne semble pas la préoccupation première.

[ABC]

PV magazine et IEA estiment crédible la possibilité d'atteindre la neutralité carbone en 2050 grâce à une puissance mondiale installée jugée possible de 15 TW de panneaux photovoltaïques à l'horizon 2050. Ces hypothétiques 15 TW de panneaux PV installés (1) permettraient une production annuelle de 28000 TWh [durée productive 1870h/an supposée donc], soit la totalité de la production annuelle d'électricité en 2021.

Convertie en totalité en hydrogène vert, avec un rendement de 70%, une production mondiale annuelle d'hydrogène vert de 600 millions de tonnes par hydrolyse est alors jugée possible (rapport Deloitte).

Voici, d'ailleurs, la réponse de Thierry Lepercq 2e Founder & President at HyDeal, au post de JM Jancovici.

Le calcul de 28 000 TWh est le bon ! Prenons le solaire photovoltaïque : avec une capacité de production de 1 TW par an [coquille] (https://www.pv-magazine.com/2023/06/08/ ... w-by-2024/) et en utilisant les durées productibles de type Afrique du Nord (2 000 heures ou plus) l’objectif est atteint en 14 ans !

??? Mais où est la démonstration d'une multiplication de la production annuelle par 14 en 2050 ? Ces 28000 TWH, c'est par an qu'il faut les produire, pas en 14 ans. Je ne comprends pas du tout ce qu'il raconte là. Ca n’a pas de rapport avec la puissance installée à atteindre (15 TW en 2050).

Les prix des modules photovoltaïques viennent de passer sous le niveau record de 2019, où des projets ont été attribués à moins de 15 €/MWh (un tiers de l’ARENH ou un huitième du contrat d’Hinkley Point) permettant de produire de l’hydrogène vert à moins de 2 €/kg (50 €/MWh, le prix du gaz naturel). Deloitte se trompe effectivement : l’échéance de ses prévisions ne devrait pas être 2050 mais 2040 !

???? Je viens de lire 79,83 €/MWh pour les installations de plus grande puissance (entre 500 kWc et 8 MWc) donnés par le site du gouvernement Mercredi 14 juin 2023. C'est quoi ces 15 €/MWh, soit 5 fois moins que les 79,83 €/MWh.

Ajoutons que produire les 28 000 TWh en question avec du solaire occuperait 0,1% des terres émergées (ou 0,3% des déserts), consommerait moins de 0,001% des ressources de la planète en silicium et que l’eau nécessaire pour la production d’hydrogène nécessiterait à peine 20 usines de dessalement du type Ras Al Khair en Arabie Saoudite. Pour transporter tout cet hydrogène, il faudrait une vingtaine de pipelines du type Nordstream 2.

Ils sont bons ces chiffres ? Et où trouve-t-on les 7.5 milliard de m3 d'eau nécessaires à cette production (10 à 15T par T d'H2 vert selon https://www.investircanada.ca/industries/lhydrogene paraît-il).

Au contraire, les estimations de Jean Marc Jancovici, prennent en compte le ralentissement économique ainsi que l'inflation des prix des énergies fossiles et des matières premières à attendre de la raréfaction de ces ressources ainsi que l’obsolescence de ces panneaux non recyclables et le "coût carbone" de leur installation actuelle. Il montre que cet objectif de neutralité carbone sur la seule base du solaire est totalement irréaliste. Il estime que l'atteinte de la neutralité carbone en 2050 doit, pour une part majoritaire, reposer sur le nucléaire de 5ème génération qu'il faut donc se dépêcher de développer.

Qui a raison ?

A cette question, voilà ce que Bing (basé sur chatGPT4) me répond

Il est difficile de dire qui a raison car les 2 parties ont des arguments valables. Cependant, il est important de noter que les 2 parties s’accordent sur le fait que l’objectif d’atteindre la neutralité carbone en 2050 est crucial pour notre planète et qu’il faut agir rapidement pour y parvenir.

Qui a raison sur les possibilités, ou pas, de production de 600 millions de tonnes/an d'hydrogène vert à l'horizon 2050, production censée permettre (ou pas) l'atteinte d'une neutralité carbone (de la production d'électricité) sur cette seule base à l'horizon 2050 ?

Par ailleurs, c'est toute notre production d'énergie qu'il faut verdir, pas seulement les 19% electriques du mix énergétique. Développer rapidement le nucléaire de 5ème génération comme proposé par JANCOVICI semble donc pertinent.

(1) Il est prévu d'installer 310 GW en 2024 soit 1+(2050-2024)x0.31 = 8TW de PV et non 15 TW en 2050, et ce, dans l’hypothèse que je crains optimiste d’une croissance moyenne nulle de cette production entre 2024 et 2050. Par ailleurs, dans cette estimation, la prise en compte du démantèlement pour obsolescence des panneaux non recyclables installés n'est pas évoquée.

[Inso]

Ajoutons que produire les 28 000 TWh en question avec du solaire occuperait 0,1% des terres émergées (ou 0,3% des déserts), consommerait moins de 0,001% des ressources de la planète en silicium et que l’eau nécessaire pour la production d’hydrogène nécessiterait à peine 20 usines de dessalement du type Ras Al Khair en Arabie Saoudite. Pour transporter tout cet hydrogène, il faudrait une vingtaine de pipelines du type Nordstream 2.

Ils sont bons ces chiffres ? Et où trouve-t-on les 7.5 milliard de m3 d'eau nécessaires à cette production (10 à 15T par T d'H2 vert selon https://www.investircanada.ca/industries/lhydrogene paraît-il).

Je répond juste à ce paragraphe :
- 0.001% des ressources de la planète ne veut rien dire. Si il s'agit de la composition de la croute terrestre (28% de Si), ça n'a pas de sens, les ressources exploitables étant bien plus réduites. Il faut aussi parler du raffinage, qui est le point le plus important (et ou nous sommes complétement dépendant de l'Asie). Voir cet article du BRGM.

- 20 usines de dessalement type Ras Al Khair. Une usine alimentée par une centrale au gaz de 2400 MW. J'espère qu'ils parlent d'énergie propre pour les alimenter. Aujourd'hui, les sels sont rejetés en mer. Je ne connais pas l'impact sur la biodiversité.

- Pour l'eau, il s'agit d'eau de mer, à priori, pas trop de soucis d'approvisionnement.

Plus généralement, ces articles me paraissent bien optimistes. Il ne semblent pas prendre en compte les risques géopolitiques (les zones de désert nécessaires aux parcs photovoltaïques n'étant pas les plus stables), ni les risques techniques et de sécurité, ni les rendements assez mauvais de cette filière, ni les couts finaux réels.
Si on regarde les différents essais d'utilisation de l'hydrogène, ce n'est pas fameux, par exemple en Allemagne, les essais pour des trains sont abandonnés (trop cher, trop de contraintes de sécurité).

D'après Liebreich, l'hydrogène ressemble de plus en plus à une bulle économique.
Du même auteur, on peut lire son "échelles de l'hydrogène" (en anglais) qui récapitule bien les utilisations possibles et les illusoires.
Il compare l'hydrogène vert à un couteau suisse. On peut presque tout faire avec, mais, à part ouvrir des bouteilles de vin (je parle pour moi), il existe toujours de meilleurs outils pour faire le travail.
“You can cut your hair with a Swiss Army knife and you can prune your trees with a Swiss Army knife, and you can replace a tyre on your great Dutch bicycle with a Swiss Army knife, but you don’t. And the reason you don’t is because there’s always something cheaper, safer and easier to use,”

Selon lui, il est déjà urgent de produire de l'hydrogène vert pour remplacer l'hydrogène gris (process très émetteur de CO2) nécessaire aux utilisations actuelles (industrie et raffinage essentiellement).

[Lambert85]

- 20 usines de dessalement type Ras Al Khair. Une usine alimentée par une centrale au gaz de 2400 MW. J'espère qu'ils parlent d'énergie propre pour les alimenter. Aujourd'hui, les sels sont rejetés en mer. Je ne connais pas l'impact sur la biodiversité.

Pourquoi les pays ensoleillés utilisent si peu l'énergie photovoltaïque, ça m'étonne toujours.

[Inso]

Parce que dans la péninsule arabique, ils ont du gaz à ne plus savoir quoi en faire et qu'ils en ont pas grand chose à cirer du réchauffement climatique.

Sinon, pour revenir aux 150 000 km2 (théoriques) de panneaux solaires en zone désertique, c'est quand même un excellent moyen de se soumettre devenir dépendant de pays pas très fiables ni forcément amis (Maghreb, Sahel, Arabie, Moyen Orient...).
On a bien vu en Europe ce que ça donne de dépendre fortement d'un fournisseur de gaz qui emploie activement ce moyen pour mener une guerre hybride contre l'Europe.

EDIT : un peu de politique-fiction :
- Euh, on a un petit problème, Al Qaïda / Wagner [au choix] a pris le contrôle des 25 000 km2 de panneaux solaires du nord Niger / Mali / Tchad.
- Mais on a des contacts, si on accepte leur taxe de 35% et on leur livre en douce de grosses quantités d'armes lourdes et quelques bombardiers, ils pourraient éventuellement nous fournir jusqu'à la fin de l'année, l'entretien des panneaux étant évidemment à notre charge.
Et puis on devra sans doute accepter les 3 millions de pauvres qui les emmerdent en demandant plus de démocratie.

- Ah, bon, on va commander plus à l'Arabie Saoudite.
- Ben... Ils ont des problème pour se fournir en eau potable, vu les 50°C de moyenne, c'est difficile pour eux. Mais si on leur construit gratuitement 10 centrales nucléaires, il peuvent faire un geste et nous fournir au double du prix. Et ils nous font une fleur, ils veulent bien s'occuper des déchets nucléaires, surtout le plutonium.

[ABC]

- 0.001% des ressources de la planète ne veut rien dire. Si il s'agit de la composition de la croute terrestre (28% de Si), ça n'a pas de sens, les ressources exploitables étant bien plus réduites. Il faut aussi parler du raffinage, qui est le point le plus important (et ou nous sommes complétement dépendant de l'Asie). Voir cet article du Bureau de Recherche Géologique et Minière (Attention quand même. C'est un institut que Claude Allègre a présidé de 1992 à 1997).

- 20 usines de dessalement type Ras Al Khair. Une usine alimentée par une centrale au gaz de 2400 MW. J'espère qu'ils parlent d'énergie propre pour les alimenter. Aujourd'hui, les sels sont rejetés en mer. Je ne connais pas l'impact sur la biodiversité.

- Pour l'eau, il s'agit d'eau de mer, à priori, pas trop de soucis d'approvisionnement.

Plus généralement, ces articles me paraissent bien optimistes. Il ne semblent pas prendre en compte les risques géopolitiques (les zones de désert nécessaires aux parcs photovoltaïques n'étant pas les plus stables), ni les risques techniques et de sécurité, ni les rendements assez mauvais de cette filière, ni les couts finaux réels.

Ouais. Comme trop souvent donc pour de très gros projets à caractère public souvent internationaux (et là bonjour l'efficacité organisationnelle et la qualité du recrutement. Certains projets terminent parfois avec des coûts et des délais triples de ceux très optimistes présentés pour les "vendre" à la puissance publique, une puissance publique pas toujours suffisamment compétente et/ou parfois mal conseillée).

Si on regarde les différents essais d'utilisation de l'hydrogène, ce n'est pas fameux, par exemple en Allemagne, les essais pour des trains sont abandonnés (trop cher, trop de contraintes de sécurité).

D'après Liebreich, l'hydrogène ressemble de plus en plus à une bulle économique.
Du même auteur, on peut lire son "échelles de l'hydrogène" (en anglais) qui récapitule bien les utilisations possibles et les illusoires.

Il compare l'hydrogène vert à un couteau suisse. On peut presque tout faire avec, mais, à part ouvrir des bouteilles de vin (je parle pour moi), il existe toujours de meilleurs outils pour faire le travail.“You can cut your hair with a Swiss Army knife and you can prune your trees with a Swiss Army knife, and you can replace a tyre on your great Dutch bicycle with a Swiss Army knife, but you don’t. And the reason you don’t is because there’s always something cheaper, safer and easier to use,”

Je n'ai, à ce jour, ni les connaissances, ni les compétences pour avoir un avis (et encore moins en émettre un). Malheureusement, au vu de la façon dont certaines décisions d'investissement se prennent sur de très gros projets (je m'abstient volontairement d'en citer un très connu) et les estimations sur la base desquelles ces décisions sont parfois prises, je ne serais pas surpris que tu aies raison.

Selon lui, il est déjà urgent de produire de l'hydrogène vert pour remplacer l'hydrogène gris (process très émetteur de CO2) nécessaire aux utilisations actuelles (industrie et raffinage essentiellement).

Merci de ce message très instructif dont je suis loin d'avoir exploité correctement les liens (je vais le faire).

Concernant les différents types d'hydrogène, je signale ce lien très instructif, mais à analyser avec un esprit critique (je n'ai, pour l'instant, pas les moyens d'avoir un avis) "L’hydrogène turquoise, une solution viable sans CO2 ?" de Laurent Fulcheri, directeur de recherche au Centre PERSEE de MINES-ParisTech.

Ton avis sur ce lien m'intéresserait.

A noter toutefois que, même si cet hydrogène turquoise peut (pourrait ?) s'avérer interessant à court terme du point de vue de son bilan carbone négatif (ça reste à établir en prenant en compte tous les aspects techniques qui auraient possiblemet pu être oubliés ou sous-estimés dans ce doc de L. Fulcheri), elle ne peut (me semble-t-il) rester appropriée à long terme puisqu'elle repose sur l'exploitation de ressources fossiles donc non renouvelables (si j'ai bien compris, ce qui n'est pas sûr).

Tu as pointé du doigt la fragilité des arguments de Thierry Lepercq Founder & President at HyDeal concernant son soutien à un développement massif et dominant des panneaux photovoltaiques dans le mix énergétique mondial (un développement de ces panneaux probablement intéressant, mais il faut acquérir une vision sytémique correctement chiffrée pour mettre le curseur au bon niveau).

Je continue avec la réponse complémentaire de Lepercq. Il critique l'intérêt, selon JM Jancovici, de mettre un gros coup d'accélérateur sur le développement du nucléaire de 5ème génération. Cette réponse de Lepercq, si elle s'avérait correcte, serait de nature à torpiller le nucléaire de 5ème génération que JANCOVICI nous incite au contraire à soutenir.

La référence, ce ne sont pas les prévisions de l’AIE, qui a toujours grotesquement sous-estimé le marché (https://www.google.fr/amp/s/www.vox.com ... renewables), mais la réalité de la capacité de production actuelle [de panneaux photovoltaïques] (qui va continuer d’ailleurs sa course exponentielle). 1 TW par an [mmm... C'est sûr ça ?], cela signifie effectivement une croissance de la production de 2 000 TWh par an - et donc 28 000 TWh en 14 ans, soit 500 fois le programme nucléaire français, qui apparaît dès lors pour ce qu’il est : beaucoup trop petit, beaucoup trop lent, beaucoup trop cher - et donc infinançable. La messe est dite.

Sur ce point, qui a raison ? Lepercq ou Jancovici ? (bing ne me répond rien d'utile).

Nota : le parc nucléaire français,

c'est 61,4 GW installés (2ème parc mondial) et 360,7 TWh d'électricité en 2021, soit 69% de la production électrique totale en France.

Bref, sans ça on serait dans une situation "assez délicate", notamment quand on voit la hausse du prix de l'essence et de l'électricité que l'on plafonne (au prix d'un accroissement d'une dette de l'état qui ne cesse de gonfler à une allure préoccupante. Certains veulent supprimer les taxes sur l'essence et pursuivrele plafonement du prix de l'électricité. Super ! Mais quelle bonne idée !! On n'a pas assez de dette de l'état en France. Du coup, pour l'instant on est encore capable d'en payer les intérêts. Quel dommage !! Les pauvres créanciers ne sont pas tous Français. Ils risquent ainsi de ne pas pouvoir s'acheter d'appétissantes parts de notre pays)

[Inso]

Concernant les différents types d'hydrogène, je signale ce lien très instructif, mais à analyser avec un esprit critique (je n'ai, pour l'instant, pas les moyens d'avoir un avis) "L’hydrogène turquoise, une solution viable sans CO2 ?" de Laurent Fulcheri, directeur de recherche au Centre PERSEE de MINES-ParisTech.

Ton avis sur ce lien m'intéresserait.

Procédé interessant, davantage étudié pour produire du noir de carbone que pour produire de l'hydrogène. Le process émettant les deux, quand un des marché sera occupé, il sera difficile d'en produire davantage.
Le procédé est négatif en carbone si on utilise du biométhane. Donc quantités limitées.

Sinon, concernant les désaccords entre Lepercq et Jancovici, je ne soutiendrai pas Lepercq pour la simple raison que se restreindre à une seule solution (le solaire) alors qu'on en a plusieurs est un handicap volontaire complètement inutile et stupide alors qu'on est très très en retard par rapport à la crise.
Je pourrai rajouter : projet semble très optimiste et non prise en compte des réalités géopolitiques.

[ABC]

Je signale ce lien très instructif, "L’hydrogène turquoise, une solution viable sans CO2 ?" de Laurent Fulcheri, directeur de recherche au Centre PERSEE de MINES-ParisTech.

Procédé intéressant, davantage étudié pour produire du noir de carbone que pour produire de l'hydrogène. Le process émettant les deux, quand un des marchés sera occupé, il sera difficile d'en produire davantage.
Le procédé est négatif en carbone si on utilise du biométhane. Donc quantités limitées.

Je ne soutiendrai pas Lepercq pour la simple raison que se restreindre à une seule solution (le solaire) alors qu'on en a plusieurs est un handicap volontaire complètement inutile et stupide alors qu'on est très très en retard par rapport à la crise. Je pourrais rajouter : projet semble très optimiste et non prise en compte des réalités géopolitiques.

Merci pour ta réponse. Je note au passage un point qui m'avait échappé, la possibilité de se servir de biométahane, donc d'une ressource renouvelable, pour produire de l'hydrogène turquoise, et ce, avec (selon cet article) 4 à 7.5 fois moins d'électricité que pour produire de l'hydrogène vert.

Effectivement, comme le fait remarquer JM JANCOVICI dans sa BD, la consommation de biométhane engendre une compétition avec les m² requis pour l'agriculture et l'élevage. Cela rejoint le gain, en m² cultivables, espérables d'une réduction de notre consommation de viande (vu que cette consommation implique de grandes surfaces agricoles réservées à l'élevage et à la production de leurs ressources fourragères).

Maintenant combien, en TWh par an, d'hydrogène turquoise te sembleraient atteignables en 2030, puis en 2050 ?
Quel est le niveau de risque induit par d'éventuelles fuites de méthane lors de l'utilisation de ce procédé (ou, dit autrement, le niveau de rigueur, chiffré d'une façon ou d'une autre, pour maîtriser ce risque) ?

Par ailleurs, aurais-tu une idée chiffrée du niveau de production mondiale raisonnablement atteignable du nucléaire en TWh en 2030, puis en 2050 avec un développement du nucléaire de 5ème génération ? Selon toi, quel serait, en pourcentage du PIB mondial, le coût d'un tel développement du nucléaire ?

[Inso]

Maintenant combien, en TWh par an, d'hydrogène turquoise te sembleraient atteignables en 2030, puis en 2050 ?

Le marché du noir de carbone est de l'ordre de 5 millions de tonnes par an. Si on reste à ce seuil, cela représente 1.66 millions de tonnes d'H2.
L'énergie de l'hydrogène par kg est de l'ordre de 33 kWh brute et d'environ 15 kWh utile en prenant en compte les rendements.
Donc on aurait 55 TWh d'énergie brute et 25 TWh d'énergie utile, si je ne me suis pas trompé dans les zéros.

Quel est le niveau de risque induit par d'éventuelles fuites de méthane lors de l'utilisation de ce procédé

À mon avis, c'est très faible (à moins d'utiliser des passoires comme réacteurs). L'essentiel des fuites de méthane provient des phases extractives des hydrocarbures.
À ce propos, l'UAE, en charge de la COP28 a "oublié" de déclarer ses fuites de méthane depuis 10 ans source

Par ailleurs, aurais-tu une idée chiffrée du niveau de production mondiale raisonnablement atteignable du nucléaire en TWh en 2030, puis en 2050 avec un développement du nucléaire de 5ème génération ? Selon toi, quel serait, en pourcentage du PIB mondial, le coût d'un tel développement du nucléaire ?

La production d’électricité d'origine nucléaire est de l'ordre de 2550 TWh et il est prévu une augmentation de 15% pour 2030, donc environ 2900 TWh
Pour le reste, aucune idée.