L'hydrogène est une alternative propre aux combustibles fossiles car il n'émet ni gaz à effet de serre ni polluants. Cependant, produire de l'hydrogène à grande échelle et le mettre en œuvre dans divers secteurs est une tâche longue et difficile. Faites défiler vers le bas pour en savoir plus sur le marché de l'énergie hydrogène, ses applications variées et les projections futures.
Table des matières
Le marché mondial de la production d'hydrogène
Les utilisations de l'hydrogène
L'avenir de l'hydrogène
Le marché mondial de la production d'hydrogène
Le mondial Hydrogénation Le marché de la production devrait croître à un TCAC de 10.5% à 263.5 milliards USD d'ici 2027. La demande croissante d'hydrogène pour les piles à combustible des véhicules électriques et des fusées dans l'industrie aérospatiale propulse le marché vers l'avant.
En outre, les politiques économiques dans lesquelles les pays s'engagent à réaliser la décarbonation mondiale d'ici 2050 ont stimulé la croissance du marché. En 2020, l'Union européenne a mis en place un système unique Hydrogénation politique de soutien aux initiatives de production d'hydrogène vert.
On estime que l'Asie-Pacifique est le plus grand marché pour Hydrogénation génération en 2022, la Chine représentant la plus grande part. Siemens Energy (Allemagne), ENGIE (France) et Linde plc (Irlande) sont les principaux acteurs mondiaux dans ce domaine.
Cet article couvre tout ce que les investisseurs doivent savoir sur l'hydrogène en tant que source d'énergie, ses applications et son avenir.
Qu'est-ce que l'hydrogène ?
L'hydrogène est un gaz naturel et l'un des éléments chimiques les plus abondants, représentant 75 % de la masse de l'univers. C'est une alternative plus écologique au méthane. L'eau, les animaux, les plantes et les humains contiennent tous Hydrogénation atomes. Alors qu'il se trouve dans presque tous les êtres vivants, l'hydrogène en tant que gaz est très rare.
Hydrogène peuvent être produits à partir de différentes ressources, notamment l'énergie nucléaire, le biogaz, le gaz naturel et les énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne. Mais le plus grand défi consiste à exploiter l'hydrogène en tant que gaz à grande échelle pour alimenter les entreprises.
Pourquoi l'hydrogène est-il considéré comme essentiel pour l'avenir ?
Pendant de nombreuses années, le gaz naturel a été utilisé pour alimenter en chaleur et en électricité les maisons et les entreprises. Aux Etats-Unis, 47% des maisons dépendent du gaz naturel et 36 % de l'électricité, tandis que 85 % des ménages au Royaume-Uni dépendent du gaz.
Le méthane est le principal constituant du gaz naturel dérivé des gisements de pétrole et de gaz. Les industries ont continué à utiliser le gaz naturel parce qu'il est facilement disponible, rentable et une alternative plus propre au charbon, le combustible fossile le plus sale sur lequel de nombreux pays se sont historiquement appuyés pour se chauffer et produire de l'électricité.
Lorsque le gaz naturel est brûlé, il produit une énergie précieuse; cependant, il émet du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, contribuant au changement climatique. En revanche, l'hydrogène n'émet que de la vapeur d'eau en tant que sous-produit.
En quoi l'hydrogène vert est-il différent de l'hydrogène gris et bleu ?
L'hydrogène bleu est produit à partir de ressources non renouvelables par deux méthodes différentes. La méthode la plus courante est le reformage du méthane à la vapeur, qui produit de l'hydrogène en vrac et représente la majeure partie de la production mondiale. Un reformeur est utilisé dans cette méthode pour faire réagir la vapeur à des températures et des pressions élevées avec du méthane et un catalyseur au nickel.
La deuxième méthode est le reformage autothermique, dans lequel l'oxygène, le dioxyde de carbone ou la vapeur réagissent avec le méthane pour produire de l'hydrogène. L'inconvénient de ces deux méthodes est qu'elles ont du carbone comme sous-produit, nécessitant une capture et un stockage du carbone pour piéger et stocker ce carbone.
Alternativement, l'hydrogène vert peut également être produit en utilisant l'électricité pour alimenter un électrolyseur, qui sépare l'hydrogène des molécules d'eau. Il en résulte de l'hydrogène pur et ne libère aucun sous-produit. Un avantage supplémentaire de l'utilisation de l'électricité est qu'elle permet de détourner l'électricité excédentaire vers l'électrolyse, de sorte qu'elle est utilisée pour produire de l'hydrogène gazeux qui peut être stocké pour les besoins énergétiques futurs.
Enfin, l'hydrogène gris est produit à partir de combustibles fossiles, est relativement bon marché et est couramment utilisé pour fabriquer des engrais. Malheureusement, pour chaque 1 kg d'hydrogène gris produit, 10 kg de dioxyde de carbone sont rejetés dans l'atmosphère. En conséquence, il est considéré comme la forme d'hydrogène la moins renouvelable.
Les utilisations de l'hydrogène
Hydrogène a une variété d'applications et est utilisé dans différents procédés industriels. Aux États-Unis, presque tout l'hydrogène est utilisé pour le raffinage du pétrole, la transformation des aliments, la production d'engrais et le traitement des métaux. Les raffineries de pétrole du pays utilisent de l'hydrogène pour réduire la teneur en soufre des carburants.
Utilisé pour l'exploration de l'espace extra-atmosphérique
La National Aeronautics and Space Administration (NASA) utilise l'hydrogène comme carburant de fusée depuis les années 1950. La NASA a été la première à alimenter les systèmes électriques des engins spatiaux avec des piles à hydrogène.
Les piles à combustible à hydrogène produisent de l'électricité
En combinant des atomes d'oxygène et d'hydrogène, Hydrogénation les piles à combustible produisent de l'électricité. Comme une batterie, l'hydrogène réagit avec l'oxygène dans une cellule électrochimique pour générer de l'électricité. Il existe différents types de piles à combustible disponibles pour différentes applications.
Les petites piles à combustible peuvent alimenter les téléphones portables et les ordinateurs. En revanche, les grandes piles à combustible peuvent alimenter les réseaux électriques, fournir une alimentation de secours dans les bâtiments et fournir de l'électricité dans des zones qui ne sont pas connectées aux réseaux électriques.
En 2021, il y avait environ 166 générateurs électriques à pile à combustible en fonctionnement dans 113 points de vente aux États-Unis, avec une capacité totale d'environ 260 mégawatts (MW). Avec une capacité de production d'environ 16 MW, la pile à combustible de Bridgeport (Connecticut) est la plus grande installation de production à pile à combustible unique.
La deuxième plus grande installation, le Red Lion Energy Center dans le Delaware, a une capacité de production d'électricité de 6 MW. Presque toutes ces piles à combustible en fonctionnement utilisent du gaz naturel par pipeline comme source d'hydrogène, tandis que d'autres utilisent du gaz d'enfouissement et du biogaz.
Utilisé dans les centrales électriques
Il existe un intérêt croissant pour l'utilisation Hydrogénation dans les centrales électriques aux États-Unis. Plusieurs centrales électriques ont annoncé leur volonté de fonctionner avec un mélange combustible gaz naturel-hydrogène dans des turbines à gaz à combustion. Par exemple, l'installation de 485 MW de Long Ridge Energy Generation dans l'Ohio, qui dispose d'une turbine à combustion au gaz qui fonctionne avec un mélange de carburant à 95 % de gaz naturel et 5 % d'hydrogène, prévoit d'utiliser de l'hydrogène 100 % vert produit à partir de ressources renouvelables.
Un autre exemple est l'usine de l'Intermountain Power Agency dans l'Utah, qui prévoit de convertir une installation électrique au charbon existante en une installation combinée au gaz qui utilisera initialement jusqu'à 30 % d'hydrogène et utilisera finalement 100 % d'hydrogène vert.
Utilisé dans les véhicules
En vertu de la loi sur la politique énergétique de 1992, Hydrogénation est considéré comme une alternative au carburant automobile. On s'intéresse de plus en plus à l'hydrogène parce qu'il peut alimenter des piles à combustible dans des véhicules à zéro émission, qu'il a le potentiel d'un rendement élevé et qu'il présente un potentiel prometteur pour la production nationale.
Une pile à combustible peut être 2 à 3 fois plus efficace que les moteurs à combustion interne alimentés par des combustibles fossiles. L'hydrogène peut également être utilisé pour alimenter les moteurs à combustion interne, mais il libère de l'oxyde d'azote.
Les véhicules à hydrogène sont moins nombreux aujourd'hui car réservoirs de carburant coûtent cher et le nombre de stations de ravitaillement en hydrogène est limité. Il y a environ 48 stations d'hydrogène disponibles aux États-Unis, et presque toutes se trouvent en Californie.
Pays en transition vers une économie verte de l'hydrogène
Australie: Malgré une présence négligeable sur les marchés de l'hydrogène vert, l'Australie a collaboré avec diverses organisations pour développer des projets solaires et éoliens qui favorisent la production d'hydrogène renouvelable.
Canada: Le Canada a un segment florissant de l'hydrogène et des piles à combustible grâce à des partenariats conjoints et à des investissements des secteurs privé et public. Des acteurs mondiaux de ce segment, tels que Ballard Power Systems et Hydrogenics, sont également basés au Canada.
Chine: Les véhicules à hydrogène sont exonérés de taxes dans ce pays, et l'hydrogène est considéré comme un moyen potentiel de décarbonation des transports. De plus, Wuhan est considérée comme une ville à hydrogène car elle prévoit d'ouvrir au moins 100 points de ravitaillement stations pour véhicules à pile à combustible dès 2025.
Japon: Le Japon est le leader mondial de la fabrication de piles à hydrogène grâce aux constructeurs automobiles Toyota et Honda. Le pays souhaite également passer du gaz naturel liquéfié à l'hydrogène vert.
L'avenir de l'hydrogène
Demande d'hydrogène
A court terme, Hydrogénation seront utilisés dans les secteurs soumis à une pression sociétale pour se décarboner. Les entreprises de biens de consommation de l'UE s'intéressent de plus en plus aux sources d'énergie renouvelables.
L'hydrogène devrait décarboner les matières premières industrielles et la production d'électricité dans un proche avenir. À long terme, la production d'ammoniac et de carburants d'hydrocarbures synthétiques dérivés de l'hydrogène permettra la décarbonation des secteurs les plus difficiles à réduire, comme l'aviation.
Approvisionnement en hydrogène
L'utilisation de Hydrogénation ne deviendra plus courant que si le coût de l'hydrogène vert baisse de manière significative. L'hydrogène bleu sera très probablement utilisé pour répondre à la demande si les prix sont élevés à court terme.
Répartition de l'hydrogène
Un système de distribution efficace sera en place pour fournir de l'hydrogène, y compris un pipeline bien connecté et des navires et des camions. Parce qu'un dédié Hydrogénation réseau ne sera pas aussi largement distribué que le réseau de gaz naturel actuel, la distribution d'hydrogène par camions sera nécessaire. Les importations par pipelines et navires seront essentielles pour répondre à la demande intérieure.
Compte tenu des coûts de transport élevés, l'hydrogène local produit à partir d'électricité renouvelable à bas coût restera compétitif par rapport à l'hydrogène importé. À mesure que la demande d'hydrogène augmente, la production centralisée via une structure de pipeline vers un stockage à grande échelle deviendra plus attrayante.
Perspective politique
L'Europe sera très probablement le moteur de l'industrie de l'hydrogène, ouvrant de nouvelles opportunités dans d'autres régions, telles que la production d'électrolyseurs et de piles à combustible en Asie et l'exportation de ressources renouvelables du Moyen-Orient et d'Amérique du Nord.
Le coût des électrolyseurs et des piles à combustible doit être réduit pour un approvisionnement en hydrogène à court terme. Cependant, l'hydrogène sera toujours plus cher que les combustibles fossiles, ce qui nécessitera des incitations politiques pour être compétitif.
