Compétitivité de l'hydrogène comme technologie clé: stratégies et mesures pour l'économie allemande

Compétitivité de l'hydrogène comme technologie clé: stratégies et mesures pour l'économie allemande

La transition vers une économie neutre en carbone représente un défi de taille pour l'Allemagne. L'hydrogène vert est considéré comme une technologie clé et un élément essentiel de la transition énergétique. Cependant, les analyses actuelles montrent que son coût reste nettement supérieur à celui des énergies fossiles. Néanmoins, des évolutions prometteuses se dessinent : d'ici 2030, l'hydrogène vert pourrait être compétitif dans certains domaines d'application si un cadre politique adéquat est mis en place. Cela nécessite des investissements massifs dans les installations de production, les infrastructures et les innovations technologiques, tout en garantissant la création de valeur européenne.

La situation actuelle de l'économie de l'hydrogène

L’hydrogène est décrit par les experts comme un vecteur énergétique clé de l’avenir et la pièce manquante du puzzle de la transition énergétique. Il allie sécurité énergétique, neutralité climatique et compétitivité. Le gouvernement fédéral allemand a reconnu son importance et a publié la Stratégie nationale pour l’hydrogène (SNH) en juin 2020. Cette stratégie jette les bases d’une économie de l’hydrogène en Allemagne, où l’hydrogène vert est produit, transporté et, à terme, utilisé. L’objectif est ambitieux : d’ici 2030, des installations de production d’hydrogène vert d’une capacité totale de 10 gigawatts , ainsi que les capacités de production d’énergie renouvelable associées, doivent être construites.

L'Allemagne prévoit de mettre en place un vaste réseau d'infrastructures hydrogène. D'ici 2027/28, un premier réseau de plus de 1 800 kilomètres de canalisations d'hydrogène, existantes ou nouvellement construites, devrait être achevé, et environ 4 500 kilomètres supplémentaires seront ajoutés à travers l'Europe. À long terme, le réseau devrait atteindre 9 040 kilomètres d'ici 2032, reliant les principaux pôles de production d'hydrogène dans tous les Länder allemands : ports, sites de production et zones industrielles. Les 525 premiers kilomètres du réseau devraient être opérationnels d'ici 2025, concrétisant ainsi le développement de l'économie de l'hydrogène.

Malgré ces projets ambitieux, l'économie de l'hydrogène en Allemagne n'en est qu'à ses balbutiements. Le développement du marché progresse plus lentement qu'escompté. Les producteurs, les infrastructures de transport et la demande ne sont pas suffisamment alignés, ce qui freine l'essor de cette économie. De plus, le coût de l'hydrogène vert est actuellement nettement supérieur à celui des vecteurs énergétiques conventionnels.

Convient à:

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Facteurs de coût et écart de prix de l'hydrogène

Le coût actuel représente l'un des principaux obstacles au développement du marché de l'hydrogène vert. Selon les prévisions, en 2030, les coûts de production de l'hydrogène vert resteront 2,3 fois supérieurs à ceux des combustibles fossiles conventionnels. Cet écart de prix constitue un frein majeur pour les clients et les investisseurs potentiels.

Plusieurs facteurs contribuent aux coûts élevés. Du côté de la production, les principaux sont les coûts d'investissement liés aux électrolyseurs et le coût de l'électricité nécessaire au processus d'électrolyse. Cependant, le coût des électrolyseurs pourrait diminuer sensiblement : de 660 à 1 050 $/kW en 2020 à 230 à 380 $/kW en 2030, selon une étude McKinsey commandée par le Conseil de l'hydrogène. Les coûts de transport et d'infrastructure, ainsi que les coûts et taxes réglementaires, contribuent également à l'augmentation du prix.

Le coût du transport ne doit pas être sous-estimé : le transport d’Afrique du Nord vers l’Allemagne de l’Ouest est estimé à environ 0,5 USD/kg. Pour les longues distances par voie maritime, les coûts peuvent atteindre 2 à 3 USD/kg en raison de la conversion nécessaire en hydrogène liquide ou de l’ajout de liquides vecteurs tels que le LOHC ou l’ammoniac.

Néanmoins, les perspectives d'évolution des prix à long terme sont positives. Après 2035, les prix de l'hydrogène pour le consommateur final pourraient baisser et se rapprocher de ceux du gaz naturel. Cette évolution s'explique notamment par la baisse des coûts de production de l'hydrogène et la hausse du prix du CO2 dans le cadre du système d'échange de quotas d'émission. D'ici 2045, le coût de l'hydrogène pourrait alors chuter à environ 11 à 15 centimes d'euro/kWh. À titre de comparaison, même si l'utilisation du gaz naturel n'est plus autorisée en 2045, conformément au projet de loi sur l'efficacité énergétique des bâtiments, les prix hypothétiques pour le consommateur final atteindraient 10 à 12 centimes d'euro/kWh, en particulier en raison de la hausse du prix du CO2.

Mesures politiques visant à promouvoir la compétitivité

Pour renforcer la compétitivité de l'hydrogène vert, le gouvernement fédéral allemand a mis en place divers instruments politiques. La Stratégie nationale pour l'hydrogène constitue le cadre général et comprend 37 mesures visant à soutenir le développement du marché des technologies de l'hydrogène et la mise en place des chaînes de valeur correspondantes. Parmi ces mesures figurent la création de cadres juridiques favorisant la transition vers les énergies renouvelables et l'hydrogène vert, ainsi que le développement des infrastructures.

Un facteur crucial pour la compétitivité de l'hydrogène vert est le prix du CO₂. À un prix du CO₂ de 100 €/t, de nombreuses applications de l'hydrogène vert deviennent compétitives, notamment le transport routier et ferroviaire, ainsi que son utilisation comme matière première dans les raffineries et la production d'acier. Même avec des prix du CO₂ compris entre 35 et 50 USD/t, l'hydrogène bleu (produit à partir de gaz naturel avec captage et stockage du carbone) atteint la parité de prix avec l'hydrogène gris (produit à partir de gaz naturel sans captage ni stockage du carbone).

L'Allemagne et l'UE investiront des milliards d'euros dans les prochaines années pour accélérer la production d'hydrogène vert et opérer une transition industrielle vers une production neutre en carbone. Le plan de relance économique du 3 juin 2020 prévoit un financement supplémentaire de 9 milliards d'euros. Ces fonds seront alloués à divers programmes, tels que le Programme national d'innovation pour l'hydrogène et les piles à combustible, doté d'un budget pouvant atteindre 1,4 milliard d'euros entre 2016 et 2026, et le concours « Idées : Allemagne, République de l'hydrogène ».

Par ailleurs, le ministère fédéral de l'Économie et de l'Action climatique (BMWK) a conclu un accord avec la Commission européenne sur le cadre réglementaire visant à promouvoir les centrales à hydrogène. Trois concepts d'appel d'offres pour les nouvelles centrales ont été élaborés : « Sprinter », Hybride et H₂-Ready. L'objectif est de lancer des appels d'offres pour 8,8 GW ​​de nouvelles centrales fonctionnant à l'hydrogène dès leur mise en service, ainsi que pour une capacité maximale de 15 GW de centrales à hydrogène d'ici 2035, pouvant fonctionner temporairement au gaz naturel avant leur raccordement au réseau d'hydrogène.

Innovations technologiques et potentiel de réduction des coûts

La réduction des coûts de production de l'hydrogène vert repose en grande partie sur les innovations technologiques. Dans un livre blanc, Ramboll identifie plusieurs pistes pour réduire les coûts de conception des installations, notamment la mise à l'échelle, la modularisation et le développement de solutions standardisées. Ces réductions de coûts doivent être mises en œuvre au niveau de la pile, du système et de l'installation.

La montée en puissance du marché est un facteur clé de la réduction des coûts. L'augmentation des volumes de production permet de réaliser des économies d'échelle, ce qui entraîne une baisse des coûts unitaires. Les investisseurs et les développeurs des technologies Power-to-X et de l'hydrogène vert supposaient auparavant que les coûts de production et d'approvisionnement en hydrogène diminueraient simplement grâce à l'expansion des capacités d'électrolyse et à l'augmentation simultanée de la demande. Cependant, ces prévisions optimistes de réduction des dépenses d'investissement (CAPEX) ne se sont pas encore concrétisées. L'une des principales raisons est que la montée en puissance du marché progresse plus lentement que prévu.

Une autre approche pour réduire les coûts consiste à améliorer l'efficacité de l'électrolyse. La recherche et le développement jouent un rôle central à cet égard. C'est pourquoi le gouvernement fédéral allemand finance spécifiquement la recherche fondamentale sur l'hydrogène vert, en mettant l'accent sur la recherche sur les matériaux, les études systémiques et les technologies clés potentielles des générations futures.

concepts d'expansion des infrastructures et de logistique

Le développement d'une infrastructure hydrogène performante est une condition essentielle à la compétitivité de ce vecteur énergétique. Le réseau hydrogène principal prévu devrait atteindre 9 040 kilomètres d'ici 2032, dont environ 40 % de canalisations nouvellement construites et les 60 % restants issus de la conversion de gazoducs existants. Le coût total, estimé à environ 19 milliards d'euros, sera pris en charge par le secteur privé, avec le soutien de l'État via le plafonnement des redevances d'accès au réseau.

Un défi majeur réside dans le « dernier kilomètre », c’est-à-dire comment les petits consommateurs non directement raccordés au réseau principal peuvent accéder à l’hydrogène vert par pipeline. Actuellement, de nombreuses solutions d’hydrogène isolées émergent, s’appuyant sur leurs propres capacités de production, complétées par l’achat et la livraison d’hydrogène par camion-citerne. Ces approches sont viables pour la phase initiale de l’économie de l’hydrogène, mais à moyen et long terme, ces solutions isolées doivent également être connectées au réseau principal prévu.

Outre le transport par pipeline, d'autres solutions logistiques existent pour l'hydrogène. Pour le transport maritime longue distance, la conversion en hydrogène liquide (LH2) ou son mélange avec des liquides vecteurs (LOHC ou ammoniac) est nécessaire. Cependant, ces procédés engendrent des coûts supplémentaires. Si l'utilisation finale peut se faire directement sous forme de LH2 ou d'ammoniac, les coûts de transport diminuent considérablement.

Convient à:

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Mécanismes de marché et incitations pour les acheteurs

Pour stimuler la demande d'hydrogène vert, il est nécessaire de mettre en place divers mécanismes de marché et des incitations pour les clients potentiels. Actuellement, l'un des principaux obstacles réside dans la réticence de l'industrie à investir dans les technologies de l'hydrogène, faute d'incitations économiques. Un modèle économique viable pourrait faciliter les investissements et créer de la demande.

Une approche prometteuse consiste à mettre en œuvre les contrats carbone pour différence (CCfD), dans le cadre desquels l'État compense l'écart entre le prix actuel du CO2 et les coûts réels d'évitement des émissions de CO2 liés à un projet respectueux du climat. Ces instruments offrent aux entreprises qui planifient des investissements à long terme dans les technologies respectueuses du climat une garantie de sécurité.

Parmi les autres mécanismes incitatifs importants figurent les quotas d'hydrogène vert dans certains secteurs, les allégements fiscaux pour les utilisateurs d'hydrogène et les contrats d'achat à long terme. Le rapport McKinsey recense 22 applications finales pour lesquelles l'hydrogène peut constituer la solution la plus compétitive. Il s'agit notamment d'applications dans l'industrie et le secteur des transports.

Stratégies de coopération internationale et d'importation

L'Allemagne ne pourra pas satisfaire ses besoins en hydrogène uniquement par sa production nationale. C'est pourquoi les stratégies d'importation et la coopération internationale sont essentielles. La ministre fédérale de la Recherche, Bettina Stark-Watzinger, a souligné que l'Allemagne ne peut pas répondre seule à sa demande en hydrogène et qu'une stratégie d'importation constitue donc une étape importante.

D'après une étude de McKinsey, l'hydrogène importé pourrait être compétitif d'ici 2030. L'hydrogène vert en provenance d'Arabie saoudite devrait être disponible à Rotterdam pour 3,10 $/kg, et même pour 1,90 $/kg via un gazoduc en provenance d'Algérie. Ces voies d'importation pourraient contribuer de manière significative à satisfaire la demande allemande en hydrogène.

Toutefois, lors de l'élaboration de stratégies d'importation, il convient de veiller à éviter toute dépendance excessive à l'égard de certains pays fournisseurs. Si l'UE et l'Allemagne s'approvisionnent en composants essentiels ou en installations d'électrolyse complètes auprès de pays tiers, une telle dépendance risque de se créer, pouvant entraîner la rupture de chaînes de valeur au sein de l'UE.

Garantir la création de valeur européenne

Avec l'essor du marché de l'hydrogène vert, ce dernier s'impose comme un vecteur énergétique essentiel à une économie d'énergies renouvelables sûre. Ceci pourrait engendrer un marché considérable pour les technologies de l'hydrogène et créer jusqu'à 5,4 millions d'emplois dans l'Union européenne. Il est donc crucial de créer dès maintenant les conditions permettant aux industriels européens de se positionner en leaders sur le marché mondial.

L'un des défis réside dans le fait que les concurrents hors UE peuvent actuellement proposer des technologies hydrogène jusqu'à 50 % moins chères que les fabricants européens. Cela s'explique souvent par des coûts de main-d'œuvre et d'énergie inférieurs, ou par d'importantes subventions publiques combinées à des incitations locales. Afin de préserver la création de valeur européenne, l'Association allemande de l'hydrogène (DWV) appelle donc à l'intégration de 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 sont « un investissement dans notre avenir – dans la protection du climat, dans les emplois qualifiés et dans la sécurité énergétique ». La Stratégie nationale pour l'hydrogène définit le cadre d'une coopération étroite avec les partenaires européens et internationaux.

Recommandations spécifiques pour agir en faveur de l'économie

Pour accélérer le développement du marché de l'hydrogène vert et accroître sa compétitivité, des mesures concrètes doivent être prises par l'industrie et les décideurs politiques. L'Association allemande de l'hydrogène (DWV) a élaboré 85 mesures dans son « HyGuide 2030 » visant à stimuler la production, l'utilisation et la demande de produits à base d'hydrogène vert dans les secteurs de l'industrie, de la chimie, de la mobilité, de l'énergie et du chauffage.

Une recommandation essentielle consiste à accélérer les procédures de planification et d'approbation des projets hydrogène. Il est impératif de lever les obstacles qui freinent le développement du marché de l'hydrogène. Par ailleurs, il est crucial de combiner production nationale et importations stratégiques afin de garantir un approvisionnement suffisant en hydrogène vert.

Durant la phase de transition, il convient d'adopter une approche technologiquement neutre, permettant notamment le recours à l'hydrogène bleu (issu du gaz naturel avec capture du CO₂) comme solution transitoire jusqu'à ce que l'hydrogène vert soit disponible en quantités suffisantes et à des prix compétitifs. L'utilisation de l'hydrogène bleu restera indispensable jusqu'à ce que l'hydrogène vert devienne compétitif.

Une autre mesure importante consiste à coordonner tous les acteurs de la chaîne de valeur de l'hydrogène. Producteurs, gestionnaires de réseau, consommateurs et décideurs politiques doivent collaborer étroitement et œuvrer de concert pour accélérer le développement de l'économie de l'hydrogène.

Perspectives de compétitivité de l'hydrogène

L'hydrogène a le potentiel de devenir un vecteur énergétique essentiel dans une économie neutre en carbone. Cependant, son développement n'en est qu'à ses débuts et le coût de l'hydrogène vert est nettement supérieur à celui des énergies fossiles. Néanmoins, des évolutions prometteuses laissent entrevoir une compétitivité accrue dans les années à venir.

D'après une étude de McKinsey, l'hydrogène produit à partir de l'énergie éolienne offshore européenne, ainsi que l'hydrogène importé, pourraient être compétitifs d'ici 2030. Après 2035, les prix de l'hydrogène pour le consommateur final pourraient baisser et se rapprocher de ceux du gaz naturel. Cependant, cette évolution positive dépend d'un cadre politique cohérent avec le développement du marché de l'hydrogène et des investissements nécessaires dans la production, les infrastructures et les applications.

Le développement d'une économie de l'hydrogène en Allemagne et en Europe offre d'immenses perspectives de croissance économique durable et de création d'emplois. Parallèlement, nous sommes confrontés à des défis majeurs, notamment en matière de concurrence internationale. Il est essentiel de garantir la création de valeur européenne tout en tirant parti des avantages d'une économie mondiale de l'hydrogène.

L'hydrogène vert sera disponible en quantités suffisantes dès 2030 si le gouvernement allemand saisit toutes les opportunités pour accélérer le développement du marché de l'hydrogène. Grâce à une stratégie claire, assortie d'objectifs concrets et vérifiables, le gouvernement allemand doit privilégier les énergies renouvelables et l'hydrogène qui en est issu. Cela permettra d'assurer la visibilité des projets pour tous les acteurs concernés.

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