Compétitivité de l'hydrogène comme technologie clé: stratégies et mesures pour l'économie allemande
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Publié le: 4 mars 2025 / mise à jour de: 4 mars 2025 - Auteur: Konrad Wolfenstein
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Hydrogène vert: clé de l'économie neutre du climat?
Compétitivité de l'hydrogène comme technologie clé: stratégies et mesures pour l'économie allemande
La transformation en une économie neutre du climat pose d'énormes défis. L'hydrogène vert est considéré comme une technologie clé et l'élément décisif de la transition énergétique. Cependant, les analyses actuelles montrent que le coût de l'hydrogène est encore significativement plus élevé que celui des combustibles fossiles. Néanmoins, il existe des développements prometteurs: d'ici 2030, l'hydrogène vert pourrait déjà être compétitif dans certains domaines d'application si le bon cadre politique est créé. Cela nécessite des investissements approfondis dans des installations de production, des infrastructures et des innovations technologiques, tandis que la valeur ajoutée européenne doit être garantie.
La situation actuelle de l'économie d'hydrogène
Les experts ont qualifié l'hydrogène de la source d'énergie centrale de l'avenir et comme une «pièce manquante de puzzle de la transition énergétique». Il combine la sécurité énergétique, la neutralité climatique et la compétitivité dans un concept. Le gouvernement fédéral allemand a reconnu cette signification et a publié la National Hydrogen Strategy (NWS) en juin 2020. Cette stratégie constitue les bases de l'établissement d'une économie d'hydrogène en Allemagne, dans laquelle l'hydrogène vert génère, transporté et finalement utilisé. L'objectif est ambitieux: d'ici 2030, la production de plantes pour l'hydrogène vert avec 10 gigawatts total la production, ainsi que les capacités associées pour la production d'énergie renouvelable, doivent être configurées.
L'Allemagne prévoit un réseau de noyau hydrogène de grande envergure pour l'infrastructure. D'ici 2027/28, un réseau de départ avec plus de 1 800 kilomètres doit être construit et des tuyaux d'hydrogène nouvellement construits, et environ 4 500 kilomètres doivent être ajoutés à travers l'Europe. La planification à long terme stipule que le réseau devrait atteindre 9 040 kilomètres d'ici 2032 et que les emplacements d'hydrogène importants dans tous les États fédéraux devraient combiner: ports, emplacements de production et centres industriels. Dès 2025, les 525 premiers kilomètres du réseau doivent être opérationnels, ce qui rend la série élevée de l'économie d'hydrogène plus tangible.
Malgré ces plans ambitieux, l'économie d'hydrogène en Allemagne est toujours au début. L'AVC de marché actuel est plus lent que l'on espère. Les producteurs, les infrastructures de transport et la demande sont insuffisamment coordonnées, ce qui freine la conduite de l'économie de l'hydrogène. De plus, les coûts de l'hydrogène vert sont actuellement nettement plus élevés que pour les sources d'énergie conventionnelles.
Convient à:
Les facteurs de coût et l'écart de prix dans l'hydrogène
l' grands obstacles pour la foule du marché de l'hydrogène vert. Cet écart de prix est un problème central pour les acheteurs et les investisseurs potentiels.
Divers facteurs contribuent aux coûts élevés. Sur la page de production, ce sont principalement les coûts d'investissement pour les électrolyseurs et les coûts d'électricité pour le processus d'électrolyse. Cependant, les coûts pour les électrolyseurs pourraient chuter considérablement: de 660-1,050 / kW en 2020 à 230-380 $ / kW en 2030, comme le prédit un rapport de McKinsey au nom du Hydrogen Council. En outre, il y a des coûts de transport et d'infrastructure ainsi que des coûts de réglementation et des taxes qui augmentent également le prix.
L'aspect transport ne doit pas être sous-estimé: pour le transport de l'Afrique du Nord à l'Allemagne de l'Ouest, les coûts sont estimés à environ 0,5 USD / kg. Dans le cas de distances plus longues via le lac, les coûts de transport peuvent augmenter en raison de la conversion nécessaire de l'hydrogène liquide ou de la connexion avec des fluides porteurs tels que le LOHC ou l'ammoniac jusqu'à 2-3 / kg.
Néanmoins, il existe des perspectives positives pour le développement de prix à long terme. Après 2035, les prix finaux des clients de l'hydrogène pourraient diminuer et aborder le gaz naturel. Les principaux moteurs de cela comprennent la degrés des coûts de production d'hydrogène et de hausse des prix du CO2 dans le cadre du commerce des émissions. En 2045, les coûts de l'offre pour l'hydrogène pourraient ensuite passer à environ 11 à 15 ct / kWh. À titre de comparaison: même si le gaz naturel en fonction de la conception de la loi sur l'énergie de la construction, 2045, peut ne plus être utilisé, les prix hypothétiques des clients finaux, en particulier en raison de l'augmentation des prix du CO2, augmenteraient de 10 à 12 ct / kWh.
Mesures politiques pour promouvoir la compétitivité
Afin d'augmenter la compétitivité de l'hydrogène vert, le gouvernement fédéral allemand a introduit divers instruments politiques. La stratégie nationale de l'hydrogène forme le cadre global et contient un total de 37 mesures pour soutenir une ascenseur de marché pour les technologies d'hydrogène et pour établir les chaînes de valeur correspondantes. Cela comprend, entre autres, la création de conditions de cadre juridique qui favorisent le passage aux énergies renouvelables et à l'hydrogène vert et favorisent l'expansion des infrastructures.
Un facteur crucial pour la compétitivité de l'hydrogène vert est le prix des émissions de CO2. Avec un prix CO2 de 100 euros / t CO2, beaucoup plus d'applications pour l'hydrogène vert sont compétitives, y compris la circulation routière et ferroviaire, mais également l'utilisation des matériaux dans les raffineries et la production d'acier. Même avec des prix de CO2 entre 35 et 50 USD / T CO2, l'hydrogène bleu (du gaz naturel avec séparation du CO2) atteint la parité des prix avec de l'hydrogène gris (du gaz naturel sans séparation de CO2).
Au cours des prochaines années, l'Allemagne et l'UE favoriseront la production d'hydrogène vert ainsi que la transformation de l'industrie pour la production neutre du climat avec plusieurs milliards d'euros. L'ensemble de relance économique du 3 juin 2020 fournit des fonds supplémentaires de 9 milliards d'euros. Ces financements afflueront dans divers programmes tels que le programme national d'innovation hydrogène et la technologie des piles à combustible avec jusqu'à 1,4 milliard d'euros au cours de la période 2016 à 2026 ou de la «Idea Competition Hydrogen Republic of Germany».
En outre, le ministère fédéral des Affaires économiques et de la protection du climat (BMWK) a convenu avec la Commission européenne sur le cadre réglementaire pour la promotion des centrales à l'hydrogène. Trois concepts pour l'appel d'offres pour les nouveaux systèmes ont été formulés: «Sprinter», hybride et prêt pour H₂. L'objectif est d'écrire 8,8 GW sur de nouvelles centrales électriques qui fonctionnent avec de l'hydrogène depuis le début et jusqu'à 15 GW de centrales à l'hydrogène qui peuvent être opérées temporairement avec du gaz naturel jusqu'en 2035 jusqu'à ce qu'ils soient connectés au réseau d'hydrogène.
Innovations technologiques et potentiel de réduction des coûts
La réduction des coûts de production de l'hydrogène vert dépend en grande partie des innovations technologiques. Dans un livre blanc, Ramboll identifie divers points de départ pour les réductions des coûts dans le domaine de la planification du système, y compris la mise à l'échelle, la modularisation et le développement de solutions standardisées. La réduction des coûts doit être utilisée au niveau de la pile, du système et du système.
Le marché élevé du marché lui-même est un facteur important pour réduire les coûts. L'augmentation des quantités de production peut obtenir des effets d'échelle qui entraînent une baisse des coûts unitaires. Jusqu'à présent, les investisseurs et les développeurs de technologies pour la puissance à X et l'hydrogène vert ont supposé que les coûts de production et de fourniture d'hydrogène diminueraient uniquement en élargissant la capacité d'électrolyse et la demande croissante. Cependant, ces prévisions optimistes pour la réduction des investissements (CAPEX) n'ont pas encore eu lieu. Une raison importante à cela est que l'AVC du marché est plus lent que prévu.
Un autre point de départ pour réduire les coûts consiste à améliorer l'efficacité de l'électrolyse. La recherche et le développement jouent ici un rôle central. Le gouvernement fédéral favorise donc spécifiquement la recherche fondamentale sur l'hydrogène vert, en mettant l'accent sur la recherche matérielle, les études de systèmes et les technologies clés possibles de la génération suivante.
Concepts d'expansion et de logistique des infrastructures
L'établissement d'une puissante infrastructure d'hydrogène est une exigence de base pour la compétitivité de cette source d'énergie. Le réseau de noyau hydrogène prévu devrait atteindre 9 040 kilomètres d'ici 2032, avec environ 40% des lignes en cours de construction et modifiant les tuyaux de gaz naturel pour les autres à environ 60%. Le secteur privé est destiné à supporter le coût total d'environ 19 milliards d'euros - avec un soutien de l'État pour le plafonnement des frais de réseau.
Le «dernier kilomètre» est un défi spécial - la question de savoir comment les petits consommateurs qui ne sont pas directement résidents du réseau central peuvent recevoir un câble accès à l'hydrogène vert. Dans de nombreux cas, des solutions d'isolement d'hydrogène qui reposent sur leurs propres capacités de génération pour l'hydrogène sont actuellement en cours de création, complétées par l'achat et la livraison d'hydrogène via un camion-réservoir. Ce sont des approches fonctionnelles pour la phase initiale de l'économie d'hydrogène, mais à moyen à long terme, il doit également être rendu possible pour ces solutions insulaires de se connecter au réseau nucléaire prévu.
En plus du transport via le pipeline, il existe d'autres concepts logistiques pour l'hydrogène. Une conversion en hydrogène liquide (LH2) ou la connexion avec les fluides de support (LOHC ou ammoniac) est nécessaire pour le transport sur de longues distances par navire. Cependant, ces procédures sont associées à des coûts supplémentaires. Si l'utilisation finale peut avoir lieu directement sous forme de LH2 ou d'ammoniac, les coûts de transport diminuent considérablement.
Convient à:
Mécanismes du marché et incitations pour les clients
Afin de stimuler la demande d'hydrogène vert, divers mécanismes de marché et incitations sont nécessaires pour les acheteurs potentiels. Un problème central est actuellement que l'industrie hésite à investir dans les technologies d'hydrogène parce que les incitations économiques manquent. Une analyse de rentabilisation durable peut faciliter les investissements et créer une demande.
Une approche prometteuse est les contrats de carbone pour la différence (CCFD), dans lequel l'État compense la différence entre le prix du CO2 actuel et les coûts d'évitement du CO2 réels d'un projet convivial. Les entreprises proposent ces instruments pour des investissements à long terme dans les technologies amicales.
D'autres mécanismes d'incitation importants sont les quotas pour l'hydrogène vert dans certains secteurs, les avantages fiscaux pour les utilisateurs d'hydrogène et les contrats d'acceptation à long terme. Le rapport McKinsey identifie 22 applications finales pour lesquelles l'hydrogène peut représenter la solution la plus compétitive. Cela comprend principalement des applications dans les secteurs de l'industrie et de la circulation.
Stratégies internationales de coopération et d'importation
L'Allemagne ne pourra pas couvrir ses besoins en hydrogène uniquement par production intérieure. Par conséquent, les stratégies d'importation et la coopération internationale sont d'une importance cruciale. Le ministre fédéral de la recherche Bettina Stark-Watzinger a souligné que l'Allemagne ne pouvait pas couvrir la nécessité d'hydrogène seule et qu'une stratégie d'importation est donc importante comme étape suivante.
Selon une étude de McKinsey, l'hydrogène importé pourrait être compétitif d'ici 2030. L'hydrogène vert provenant de l'Arabie saoudite serait à Rotterdam pour 3,1 USD / kg, même pour un pipeline de 1,9 $ / kg. Ces chemins d'importation pourraient apporter une contribution importante à la couverture des besoins en hydrogène allemand.
Cependant, lors de la conception de stratégies d'importation, des soins doivent être pris en compte pour s'assurer qu'il n'y a pas de dépendance critique à l'égard des pays de livraison individuels. Si des composants essentiels ou des systèmes d'électrolyse entiers de pays individuels non de l'UE sont obtenus dans l'UE et l'Allemagne, il existe un risque d'une telle dépendance qui pourrait aller de pair avec la perte de chaînes de valeur au sein de l'UE.
Sécuriser la valeur ajoutée européenne
Au cours de l'AVC du marché de l'hydrogène vert, l'hydrogène devient une source d'énergie élémentaire pour une industrie des énergies renouvelables sécurisées. Parallèlement à cela, un énorme marché pour les technologies d'hydrogène avec jusqu'à 5,4 millions de nouveaux emplois dans l'Union européenne peut se développer. Il est donc important de créer les conditions préalables que les fabricants européens peuvent garantir une position de marché principale dans la concurrence mondiale.
Un défi est que les concurrents en dehors de l'UE peuvent actuellement offrir des technologies d'hydrogène jusqu'à 50% moins chères que les fabricants européens. Cela est souvent possible grâce à des coûts de salaire et d'énergie plus bas ou en raison de mécanismes de financement étatiques massifs en relation avec les incitations locales sur le marché. Afin de garantir une valeur ajoutée européenne, l'Association allemande d'hydrogène (DWV) appelle donc des critères de résilience dans les instruments de financement public de l'Union européenne.
Le ministre fédéral de l'économie, Robert Habeck, a souligné que les investissements dans l'hydrogène «investissent dans notre avenir. Dans la protection du climat, dans les emplois qualifiés et la sécurité de l'approvisionnement en énergie ». La stratégie nationale d'hydrogène établit le cours d'une étroite coopération avec des partenaires européens et internationaux.
Recommandations concrètes pour l'action pour l'économie
Afin d'accélérer le marché élevé du marché de l'hydrogène vert et d'augmenter sa compétitivité, des mesures spécifiques de l'économie et de la politique sont nécessaires. Dans son «Hyguide 2030», l'Association allemande d'hydrogène (DWV) a développé un total de 85 mesures pour incorporer la production, l'application et la demande du marché de produits d'hydrogène vert dans les secteurs de l'industrie, de la chimie, de la mobilité, de l'énergie et de la chaleur.
Une recommandation centrale consiste à accélérer le processus de planification et d'approbation des projets d'hydrogène. Les obstacles existants à la série élevée de l'économie du marché de l'hydrogène doivent être démantelés. Un autre point important est la combinaison de la production in-house et des importations stratégiques pour assurer un approvisionnement suffisant en hydrogène vert.
Pour la phase de transition, une approche ouverte à la technologie doit également être suivie, ce qui permet également l'utilisation de l'hydrogène bleu (du gaz naturel avec séparation du CO2) comme solution temporaire jusqu'à ce que l'hydrogène vert soit disponible en quantités suffisantes et à des prix compétitifs. L'utilisation de l'hydrogène bleu sera indispensable jusqu'à ce que l'hydrogène vert soit compétitif.
Une autre mesure importante est la coordination de tous les acteurs le long de la chaîne de valeur de l'hydrogène. Les producteurs, les opérateurs de réseaux, les consommateurs et la politique doivent travailler en étroite collaboration et se réunir pour accélérer la série élevée de l'économie de l'hydrogène.
Perspectives pour la compétitivité de l'hydrogène
L'hydrogène a le potentiel de devenir une source d'énergie centrale dans une économie neutre du climat. À l'heure actuelle, cependant, l'AVC du marché est toujours au début, et les coûts de l'hydrogène vert sont nettement plus élevés que les alternatives fossiles. Néanmoins, il existe des développements prometteurs qui indiquent une compétitivité croissante dans les années à venir.
Selon une étude de McKinsey, l'hydrogène de l'énergie éolienne de l'UE-offshore ainsi que l'hydrogène importé pourraient être compétitifs d'ici 2030. Après 2035, les prix finaux des clients de l'hydrogène pourraient diminuer et aborder le gaz naturel. Cependant, ce développement positif suppose que le cadre politique est systématiquement orienté vers l'ascenseur de marché de l'hydrogène et que les investissements nécessaires dans la production, les infrastructures et les applications sont apportés.
La création d'une économie d'hydrogène en Allemagne et en Europe offre d'énormes opportunités de croissance économique durable et de création d'emplois. Dans le même temps, nous sommes confrontés à des défis majeurs, en particulier dans la concurrence internationale. Il est important de garantir une valeur ajoutée européenne et en même temps bénéficier des avantages d'une économie mondiale d'hydrogène.
L'hydrogène vert sera disponible en quantités suffisantes dès 2030 si le gouvernement fédéral prend toutes les options pour la série immédiate de l'économie du marché de l'hydrogène. Grâce à une approche stratégique claire avec des cibles concrètes et vérifiables, le gouvernement fédéral doit se concentrer sur les énergies renouvelables et l'hydrogène produites à partir d'eux. Cela crée une sécurité de planification pour tous les acteurs impliqués.
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