De la dépendance aux hydrocarbures au leadership de l’hydrogène vert (I)

Une contribution de Ben Youcef Bedouani(*) – L’Algérie prend des mesures importantes pour réduire sa dépendance aux hydrocarbures et diversifier son mix énergétique en investissant 25 milliards de dollars dans la production d’hydrogène vert et en augmentant sa capacité solaire installée à 15 000 mégawatts d’ici 2035 (1). La vaste zone désertique du pays et les niveaux élevés de rayonnement solaire offrent un énorme potentiel de production d’énergie renouvelable. Dans cette première partie de l’article, nous faisons un tour d’horizon sur la production d’hydrogène dans le monde et examinons ce qui est fait au Japon, en Allemagne et en Italie, qui se sont imposés comme des leaders mondiaux de la production d’hydrogène vert afin de faire bénéficier l’Algérie de leur expérience et ainsi obtenir un succès similaire. Enfin, nous proposons certains préceptes à prendre en considération par l’Algérie dans le développement du plan global du projet hydrogène et du transfert technologique. La deuxième partie de l’article qui suivra sera dédiée à la revue de la situation de l’hydrogène en Algérie et à un examen détaillé de son projet hydrogène. Enfin, nous proposerons certaines orientations pour asseoir une stratégie globale bien ficelée, sur tous les plans, et espérer à l’Algérie de se positionner sur l’échiquier mondial de la production de l’hydrogène vert.

Introduction

Avec le bouleversement des changements climatiques, la lutte contre les gaz à effet de serre reste une priorité pour tous les gouvernements de la planète. Une décarbonation urgente est nécessaire dans plusieurs de leurs industries. L’avènement de l’hydrogène vert, rendu possible grâce aux avancées technologiques, vient à temps pour les aider à atteindre les objectifs de l’Accord de Paris (1), soit de maintenir l’augmentation de la température moyenne mondiale bien en dessous de 2 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels et de poursuivre les efforts pour limiter l’augmentation de la température. Si l’Europe a besoin de plus de 20 millions de tonnes d’hydrogène à l’horizon 2030, avec la multiplicité des industries pouvant bénéficier de l’utilisation de l’hydrogène vert (chimiques, transport, résidentiel, automobile, etc.) ; à l’échelle globale, 600 millions de tonnes seront nécessaires, soit une production couvrant environ 12% du mix énergétique mondial (2).

Malgré les investissements massifs des pays européens, Allemagne €10M, France €9,1M, Italie €7M, Espagne €9M, Portugal €7M, Grande-Bretagne €9M et Pays-Bas €9M (3), dans le développement de l’hydrogène, ils ne disposent ni de la capacité nécessaire en énergies renouvelables ni en gaz pour produire l’hydrogène vert nécessaire à leurs efforts de décarbonation. Une aubaine pour l’Algérie qui, de par sa position géographique et stratégique, peut ambitionner à devenir un fournisseur fiable en hydrogène vert pour l’Europe.

Actuellement, il y a plusieurs entreprises d’envergure mondiale qui maîtrisent la technologie de l’hydrogène vert et sont considérées comme des leaders mondiaux de la production et de la chaîne de valeur de l’hydrogène, parmi lesquelles on peut citer Air Liquide (France), Linde (Allemagne), Toyota (Japon), Hyundai (Corée du Sud), Plug Power (Pays-Bas), Ballard Power Systems (USA), Eni (Italie), Siemens Energy et ITM Power. Bien qu’il soit difficile de déterminer quel groupe d’entreprises détient les technologies les plus précieuses dans l’industrie de l’hydrogène, car il existe de nombreuses technologies et applications différentes au sein de l’industrie, ces multinationales sont considérées comme des leaders du secteur en raison de leur expertise et de leur expérience dans divers aspects de la chaîne de valeur de l’hydrogène, notamment la production, le stockage, le transport et les applications dans différents secteurs d’activité. Quant à VNG AG (Allemagne), la société qui a signé un protocole d’accord avec l’Algérie, le groupe est considéré comme un acteur important de l’industrie de l’hydrogène en Allemagne, en particulier dans le domaine de la production, du transport et du stockage d’hydrogène vert. L’entreprise est également impliquée dans la construction de stations de ravitaillement en hydrogène et possède une expérience dans les solutions de mobilité à hydrogène, telles que les bus à pile à combustible. De plus, le groupe VNG AG est membre du Hydrogen Council, une initiative mondiale qui vise à accélérer le déploiement des solutions hydrogène dans le monde entier.

Que disent les chiffres à l’échelle mondiale ?

Le tableau-1 ci-dessous indique clairement que la part de la production de l’hydrogène vert dans le monde est très faible, inférieure à 1% de la production totale. La réalité est que la majeure partie, soit 95% de cette production d’hydrogène mondiale se font grâce à l’utilisation d’hydrocarbures polluants tels le pétrole, le charbon et le gaz. L’évaluation actuelle de la pollution équivalente avec la production d’hydrogène dans le monde est de 9 kg CO2 pour chaque 1 kg H2. Par conséquent, on est très loin des besoins mondiaux en hydrogène vert utile à la décarbonation. Le but est de réduire ce taux de carbone au niveau de 3 kg CO2 pour chaque 1 kg H2 produit à l’horizon 2025, ensuite d’arriver à un niveau de 1 kg CO2 pour chaque 1 kg H2 produit à l’horizon 2030 (3).

Ceci explique l’engouement de plusieurs pays dans le monde au développement de l’hydrogène vert afin de décarboner leurs diverses industries et ainsi réduire leur empreinte des gaz à effets de serre.

Méthodes de production

Pourcentage de la production d’hydrogène

Reformage du gaz naturel (SMR) ~75%

Oxydation partielle du pétrole et du gaz ~10-15%

Gazéification du charbon ~5-10%

Electrolyse de l’eau alimentée par des sources d’énergie renouvelable (hydrogène vert)          <1%

Tableau 1 : pourcentages de production d’hydrogène mondiale par méthode de génération (3)

Le tableau 2 ici-bas montre les pourcentages de la production mondiale de l’hydrogène par secteur d’activité. L’hydrogène est utilisé à 30-35% pour le raffinage, 50-55% pour l’ammoniac, 10-15% pour le méthanol et 2-5% pour l’industrie sidérurgique (3).

Tableau 2 : pourcentage de production mondiale d’hydrogène par secteur d’activité (3).

Méthodes de production

Pourcentage d’utilisation

Raffinage de pétrole 30-35%

Production d’ammoniac 50-55%

Production de méthanol 10-15%

Industrie sidérurgique 2-5%

Industrie électronique <1%

Autres industries et applications <1%

Quelques leçons apprises ailleurs

Nous avons sélectionné trois pays leaders dans le domaine de l’hydrogène vert sur lesquels l’Algérie pourrait s’inspirer avec son projet d’envergure de la production d’hydrogène vert. Evidemment, d’autres pays se positionnent de plus en plus comme des participants majeurs dans le domaine de la production de l’hydrogène vert, parmi lesquels la France, les Etats-Unis d’Amérique, la Corée du Sud et la Chine. Nous nous concentrons sur les cas du Japon, de l’Allemagne et de l’Italie.

Le cas du Japon

Le Japon s’est imposé comme un leader mondial de la production d’hydrogène vert grâce à un plan complet qui comprend un cadre réglementaire, une collaboration industrielle, le développement d’infrastructures, la recherche et le développement et une collaboration internationale. Le pays a élaboré un cadre réglementaire complet pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant et a établi des directives et des réglementations de sécurité pour la production, le stockage et le transport de l’hydrogène. Le Japon a également travaillé en étroite collaboration avec le secteur privé pour développer les technologies de l’hydrogène et a investi dans le développement d’une infrastructure hydrogène complète, comprenant des installations de production d’hydrogène, des stations de ravitaillement et des véhicules à pile à combustible. En outre, le Japon a une forte tradition de recherche et de développement dans le domaine de la technologie de l’hydrogène et a créé des centres de recherche et des universités dédiés à l’étude de la production et de l’utilisation de l’hydrogène. Enfin, le Japon collabore activement avec d’autres pays pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant, en participant à diverses initiatives internationales telles que la réunion ministérielle sur l’énergie hydrogène et le partenariat international pour l’hydrogène et les piles à combustible dans l’économie.

Le Japon continue d’être un chef de file dans le développement de l’hydrogène, le gouvernement et le secteur privé travaillant ensemble pour faire progresser l’économie de l’hydrogène du pays. Selon l’Agence internationale de l’énergie (4), la production d’hydrogène du Japon en 2005 n’était que de 0,6 million de tonnes, mais en 2019, celle-ci avait atteint 3,3 millions de tonnes, dont environ 75% provenant du reformage du gaz naturel et le reste provenant de l’électrolyse utilisant des sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie solaire et éolienne (5), ce qui représente une augmentation significative. Le gouvernement japonais vise à accroître l’utilisation de l’hydrogène comme carburant pour la production d’électricité, le transport et les processus industriels. Le pays s’est fixé pour objectif de réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 80% d’ici 2050, l’hydrogène vert jouant un rôle crucial dans la réalisation de cet objectif. Le Japon a mis en place des politiques visant à promouvoir l’utilisation de l’hydrogène, telles que des subventions pour les véhicules à pile à combustible et un soutien au développement d’infrastructures hydrogène (6). En 2020, le gouvernement japonais a rejoint l’initiative Green Hydrogen Catapult, un consortium mondial de leaders de l’industrie qui s’est engagé à produire 1,000 GW d’hydrogène vert d’ici 2030 (7).

Le cas de l’Allemagne

L’Allemagne s’est imposée comme un leader mondial de la production d’hydrogène vert grâce à un solide soutien gouvernemental, à la collaboration de l’industrie, au développement des infrastructures, à la recherche et au développement et à la collaboration internationale (8). Le gouvernement allemand a financé la recherche et le développement et établi un cadre réglementaire pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant. L’Allemagne a investi dans une infrastructure hydrogène complète, comprenant des installations de production, des stations de ravitaillement et des véhicules à pile à combustible. L’Allemagne a une forte tradition de recherche et de développement dans le domaine de la technologie de l’hydrogène, avec des centres de recherche et des universités dédiés à l’étude de la production et de l’utilisation de l’hydrogène. Le pays a aussi collaboré activement avec d’autres pays pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant par le biais de diverses initiatives internationales.

Selon l’Agence internationale de l’énergie, la production d’hydrogène de l’Allemagne en 2005 était de 30 000 tonnes mais, en 2019, la production du pays avait atteint 82 000 tonnes, ce qui représente une augmentation significative (9). Le gouvernement allemand s’est fixé pour objectif de devenir l’un des principaux fournisseurs de technologies de l’hydrogène vert et d’établir une économie de l’hydrogène dans le pays d’ici 2030 (10). L’Allemagne vise à devenir un leader dans la production et l’utilisation d’hydrogène vert, le gouvernement fixant un objectif de 5 GW de capacité d’électrolyse d’ici 2030 et de 10 GW d’ici 2040 (11). Le pays a aussi mis en place des politiques visant à promouvoir l’utilisation de l’hydrogène, telles que la taxation incitations à l’achat de véhicules à pile à combustible et le soutien au développement des infrastructures hydrogène. En outre, l’Allemagne a établi des partenariats internationaux pour faire progresser l’utilisation de l’hydrogène comme carburant, notamment l’Alliance européenne pour l’hydrogène propre et le Partenariat international pour l’hydrogène et les piles à combustible dans l’économie.

Dans l’ensemble, le programme allemand de développement de l’hydrogène a été couronné de succès, avec des progrès significatifs réalisés dans la production et l’utilisation de l’hydrogène. Le plan global détaillé du pays a contribué à son succès en tant que leader mondial de la production d’hydrogène vert. Néanmoins, ses besoins en hydrogène vert sont colossaux, à l’Algérie de se positionner pour exporter vers ce pays à l’horizon 2030.

Le cas de l’Italie

L’Italie s’est imposée comme un acteur important dans le secteur de la production d’hydrogène vert, réalisant des progrès significatifs dans le développement des technologies de l’hydrogène. Le gouvernement italien a fixé des objectifs ambitieux pour le déploiement de véhicules à pile à combustible et le développement de stations de ravitaillement en hydrogène, avec des plans pour avoir 6 000 véhicules à pile à combustible sur la route d’ici 2025 et 1 million d’ici 2030 (12). Les piles à combustible utilisent de l’hydrogène comme carburant. L’hydrogène est converti en électricité grâce à une réaction chimique à l’intérieur de la pile à combustible, les seuls sous-produits étant de l’eau et de la chaleur. La stratégie italienne en matière d’hydrogène se concentre sur l’utilisation de l’hydrogène dans les transports et l’industrie, avec des plans pour développer un réseau de stations de ravitaillement en hydrogène pour les véhicules à pile à combustible et pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène dans les processus industriels tels que la production d’acier. Le pays a également développé des partenariats avec d’autres pays européens pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant, comme le projet H2Ports visant à développer des infrastructures hydrogène pour les ports (13).

Comme le Japon et l’Allemagne, l’Italie a une forte tradition de recherche et développement dans le domaine de la technologie de l’hydrogène. Le gouvernement italien a créé des centres de recherche et des universités dédiés à l’étude de la production et de l’utilisation de l’hydrogène, avec des projets d’investissement de 2 milliards d’euros dans la recherche et le développement au cours des cinq prochaines années (13). L’accent mis par le pays sur la recherche et le développement a contribué à son succès dans le secteur de la production d’hydrogène vert. L’expérience de l’Italie fournit des informations précieuses aux autres pays qui cherchent à développer leurs propres industries de l’hydrogène. L’Algérie, par exemple, peut apprendre de l’accent mis par l’Italie sur la promotion de l’utilisation de l’hydrogène dans les transports et l’industrie et de ses partenariats avec d’autres pays européens pour développer une infrastructure hydrogène transfrontalière. L’Algérie peut également s’inspirer des objectifs ambitieux de l’Italie pour le déploiement de véhicules à pile à combustible et le développement de stations de ravitaillement en hydrogène. Le projet H2Ports visant à développer des infrastructures hydrogène pour les ports pourrait être d’une grande inspiration pour l’Algérie.

Selon l’Agence internationale de l’énergie, l’Italie avait une production totale d’hydrogène de 20 000 tonnes en 2020, dont environ 5% provenant de l’électrolyse utilisant des sources d’énergie renouvelables. Dans l’ensemble, le plan complet de l’Italie a contribué à son succès en tant qu’acteur de l’industrie mondiale de l’hydrogène.

Plan du projet hydrogène Algérie : préceptes à prendre en compte

L’Algérie doit développer une stratégie globale de développement des technologies de l’hydrogène, en s’inspirant des expériences du Japon, de l’Allemagne et de l’Italie. Elle devrait se concentrer sur le développement d’un cadre réglementaire, la collaboration industrielle, le développement des infrastructures, la recherche et le développement et la collaboration internationale. Pour y parvenir, elle devrait prévoir une part importante de son investissement à la recherche et développement de la technologie de l’hydrogène et créer des centres de recherche et des universités dédiés à l’étude de la production et de l’utilisation de l’hydrogène. Elle devrait également collaborer activement avec d’autres pays pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant à travers diverses initiatives internationales. Des ressources humaines spécialisées en énergie sont ô ! combien nécessaires dans ce processus complexe de la géoéconomie de l’hydrogène.

Pour assurer une avancée rapide et significative du projet hydrogène vert, l’Algérie doit s’inspirer des expériences d’autres pays dans l’établissement de sa stratégie globale de développement des technologies de l’hydrogène vert. Une première étape, déjà réalisée, étant l’évaluation des capacités actuelles de l’Algérie dans le domaine de l’hydrogène, sachant que le pays dispose d’un immense potentiel pour devenir un acteur majeur de l’économie de l’hydrogène vert, avec de vastes ressources d’énergies renouvelables et montre une volonté d’investir massivement dans le développement des technologies de l’hydrogène. Cependant, le plan devrait être complété par des étapes cruciales dont voici quelques-unes :

1- Cadre politique et réglementaire : l’Algérie doit élaborer un cadre réglementaire complet pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant. Ce cadre devrait inclure des directives et des réglementations de sécurité pour la production, le stockage et le transport de l’hydrogène. Une loi spéciale hydrogène doit être mise sur pied dans les plus brefs délais.

2- Collaboration de l’industrie : le gouvernement devrait travailler en étroite collaboration avec le secteur privé pour développer les technologies de l’hydrogène. Cette collaboration devrait aboutir à la formation de consortiums industriels, tels que la Japan Hydrogen Association et le Hydrogen Energy Network.

3- Développement des infrastructures : l’Algérie doit investir dans le développement d’une infrastructure hydrogène complète, comprenant des installations de production d’hydrogène, des stations de ravitaillement en carburant, du stockage et des véhicules à piles à combustibles.

4- Recherche et développement : l’Algérie doit investir dans la recherche et le développement dans le domaine de la technologie de l’hydrogène, établissant des centres de recherche et des universités dédiés à l’étude de la production et de l’utilisation de l’hydrogène.

5- Collaboration internationale : l’Algérie devrait collaborer activement avec d’autres pays pour promouvoir l’utilisation de l’hydrogène comme carburant. Le pays devrait participer à diverses initiatives internationales, notamment la réunion ministérielle sur l’énergie hydrogène et le partenariat international pour l’hydrogène et les véhicules à piles à combustible dans l’économie.

Un aspect clé de la stratégie de l’Algérie devrait être le transfert de technologie et de connaissances des pays qui se sont déjà imposés comme des leaders dans l’économie de l’hydrogène. L’Allemagne, en particulier, possède une expertise considérable dans les technologies de l’hydrogène et dispose d’une infrastructure hydrogène bien établie. Un plan de transfert de technologie étape par étape de l’Allemagne vers l’Algérie pourrait inclure les éléments suivants :

Etape 1 : Evaluation des capacités actuelles de l’Algérie. Cette première étape consiste à évaluer les capacités actuelles de l’Algérie dans le domaine de la technologie de l’hydrogène. Cette évaluation devrait identifier les forces et les faiblesses de l’Algérie et identifier les domaines où le transfert de technologie est nécessaire.

Etape 2 : Identification des technologies allemandes pertinentes. Cette seconde étape consiste à identifier les technologies allemandes pertinentes pouvant être transférées en Algérie. Cela peut se faire par le biais d’un audit technologique des entreprises allemandes ou en participant à des salons et expositions pertinents.

Etape 3 : Sélection des technologies appropriées. La troisième étape consiste à sélectionner les technologies les plus appropriées aux besoins de l’Algérie. Cette sélection devrait être basée sur une évaluation approfondie des capacités actuelles de l’Algérie et de l’impact potentiel des technologies sélectionnées sur l’industrie algérienne de l’hydrogène.

Etape 4 : Formation et renforcement des capacités. La quatrième étape consiste à assurer la formation et le renforcement des capacités des ingénieurs et chercheurs algériens dans les technologies sélectionnées. Cela peut se faire via une formation sur site en Allemagne ou via des programmes de formation développés en collaboration avec des universités et des centres de recherche allemands.

Etape 5 : Etablissement de partenariats. La cinquième étape consiste à établir des partenariats entre des entreprises et des institutions algériennes et allemandes. Ces partenariats peuvent prendre la forme de coentreprises ou d’accords de licence technologique et doivent se concentrer sur le développement et la mise en œuvre des technologies sélectionnées.

Etape 6 : Recherche et développement conjoints. La sixième étape consiste à établir des projets de recherche et développement conjoints entre des entreprises et des institutions algériennes et allemandes. Ces projets devraient se concentrer sur le développement de nouvelles technologies et l’amélioration de celles qui existent déjà.

Etape 7 : Suivi et évaluation. L’étape finale consiste à établir un système de suivi et d’évaluation pour mesurer l’efficacité du programme de transfert de technologies et apporter les ajustements nécessaires.

B.-Y. B.

(Suivra)

(*) Economiste et analyste financier senior

Références 

1- https://unfccc.int/fr/a-propos-des-ndcs/l-accord-de-paris#:~:text=Son%20objectif%20primordial%20est%20de,%2Ddessus%20des%20niveaux%20pr%C3%A9industriels.%20%C2%BB

2- Green Hydrogen Catapult. (2020). The world’s largest green hydrogen initiative is launched by leading energy, transport and industry companies. https://greenhydrogencatapult.info/worlds-largest-green-hydrogen-initiative-launched-by-leading-energy-transport-and-industry-companies/

3- Mardis de la Mer : Géo-économie de l’hydrogène «Marchés et géopolitique de l’hydrogène» à HEC-Paris et Sciences Po, octobre 2022.

4- International Energy Agency. (2020). Tracking clean energy progress: hydrogen. https://www.iea.org/reports/tracking-clean-energy-progress-2020/hydrogen

5- «Japan’s Hydrogen Strategy», Cabinet Office, Government of Japan, accessed March 30, 2023, https://www.kantei.go.jp/jp/singi/energy_hydrogen/pdf/english.pdf.

6- «Japan’s Green Innovation Fund», Japan Bank for International Cooperation, accessed March 30, 2023, https://www.jbic.go.jp/en/investment/green_innovation_fund/index.html

7- Green Hydrogen Catapult. (2020). The world’s largest green hydrogen initiative is launched by leading energy, transport and industry companies. https://greenhydrogencatapult.info/worlds-largest-green-hydrogen-initiative-launched-by-leading-energy-transport-and-industry-companies/

8- «Germany’s National Hydrogen Strategy», Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, accessed March 30, 2023, https://www.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Energie/national-hydrogen-strategy.pdf?__blob=publicationFile&v=13.

9- Reference 9: Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. (2020). The National Hydrogen Strategy. Berlin: Federal Ministry for Economic Affairs and Energy.

10- «Hydrogen in Germany’s Energy Transition», German Energy Agency, accessed January 30, 2022, https://www.dena.de/en/topics-positions/energy-systems/hydrogen-in-germanys-energy-transition/

11- «Germany’s National Innovation Program for Hydrogen and Fuel Cell Technology», Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, accessed March 30, 2023, https://www.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Energie/national-innovation-programme-for-hydrogen-and-fuel-cell-technology.pdf?__blob=publicationFile&v=15.

12- According to the Italian National Hydrogen and Fuel Cell Plan, Italy aims to have 6,000 fuel cell vehicles on the road by 2025, with plans to increase that number to 1 million by 2030.

13- «Italy’s National Hydrogen Strategy,» Ministry of Economic Development, accessed March 30, 2023, https://www.mise.gov.it/images/stories/documenti/italys_hydrogen_strategy.pdf