Les piles sont-elles à court de puissance? L’hydrogène et le problème de l’intermittence des énergies renouvelables/du stockage de l’énergie

La ruée mondiale pour réduire les émissions de carbone continue de s’accélérer. Le secteur de l’énergie électrique n’a pas seulement été touché, mais il a été transformé au-delà de toute reconnaissance. La baisse du coût des technologies renouvelables a fait en sorte que le processus est largement auto-suffisant et ne nécessite pas d’intervention gouvernementale, sinon pour accélérer le processus de substitution des combustibles fossiles. Le charbon est une technologie en voie de disparition, le nucléaire disparaît et le gaz naturel devient rapidement obsolète.

Une transformation aussi rapide a laissé des tensions dans le système. Les problèmes vont continuer à s’aggraver dans un avenir proche. Le processus de création d’énergies renouvelables a été très rapide, en particulier dans le monde des services publics où les actifs de production d’électricité ont une durée de vie qui dépasse facilement un demi-siècle. Les énergies renouvelables sont établies et continuent à produire de nouvelles solutions qui arrivent à maturité dans des délais de plus en plus courts, notamment l’énergie éolienne, le solaire, les éoliennes offshore, dans un avenir proche, l’éolienne flottante.

Les systèmes électriques doivent être équilibrés à tout moment et la répartition de l’approvisionnement a traditionnellement suivi les besoins de la demande. Les énergies renouvelables produisent de l’électricité lorsque le soleil et le vent coopèrent. Par exemple, le soleil produit de l’énergie pendant la journée, mais le pic de consommation se situe juste après le coucher du soleil et tous les gens rentrent chez eux après le travail et allument les appareils chez eux.

De nos jours, l’équilibrage est réalisé par l’envoi de turbines à gaz, mais dans un secteur de l’électricité sans carbone, le déséquilibre nécessitera une autre source d’électrons.

Les piles ont été testées comme solution pour stocker l’électricité et deviennent une caractéristique commune des projets solaires et éoliens pour faciliter l’acheminement de l’électricité. Les piles semblent un bon moyen d’assurer un équilibrage à court terme des réseaux, mais elles semblent incapables de stocker de grandes quantités d’énergie et donc de fournir de l’électricité aux centres d’alimentation pendant une période prolongée.

Alors que les applications stationnaires (pour les services publics) sont confrontées au problème de la quantité de piles nécessaires pour assurer le stockage, le poids des piles est le principal obstacle à l’électrification complète du secteur des transports.

En fait, le transport est le deuxième plus grand émetteur de carbone dans les économies modernes et l’électrification des transports est une réalité qui s’accélère à une vitesse sans précédent. Les sociétés automobiles lanceront des centaines de véhicules électriques et hybrides rechargeables dans les prochaines années et les consommateurs acceptent de plus en plus les véhicules électriques à batterie (VEB).

L’infrastructure nécessaire pour supporter des millions de véhicules électriques dans nos rues est toujours manquante, mais elle est en cours de déploiement et la réalité d’un transport personnel sans carbone devient rapidement une réalité.

Toutefois, les piles sont lourdes; leur densité énergétique est bien inférieure à celle de l’essence et l’alimentation des gros véhicules commerciaux, des engins de chantier, des équipements agricoles, des navires et, demain, des avions, représente un défi technique dont la réalisation repose sur la percée dans le domaine des piles.

Des piles lourdes évinceraient le précieux fret des véhicules commerciaux, ajouteraient la vitesse de chargement lente des piles et le coût total de possession qui en résulterait en font une équation qui est très difficile pour les sociétés qui opèrent avec de faibles marges. Des applications spéciales, c’est sûr, mais l’adoption massive pour les véhicules utilitaires sera compliquée.

Entrer dans l’ère de l’hydrogène.

L’hydrogène n’est pas nouveau, et il est largement utilisé dans les processus chimiques, les raffineries et dans les véhicules, par exemple les chariots élévateurs à fourche sont utilisés depuis des décennies.

De nos jours, l’hydrogène est produit à partir de gaz naturel en quantités relativement faibles et il est assez coûteux pour des applications de masse comme le camionnage, etc. L’hydrogène produit à partir du gaz naturel est connu sous le nom d’hydrogène gris, tandis que la fabrication de l’hydrogène avec le gaz naturel et la séquestration du CO₂ libéré par le processus donne de l’hydrogène bleu.

L’hydrogène vert est plutôt produit par électrolyse en utilisant de l’électricité renouvelable pour décomposer l’eau et libérer de l’oxygène. Aucune émission de CO₂ n’est créée, et l’oxygène peut être utilisé comme un sous-produit précieux.

L’hydrogène peut être transporté par des pipelines, peut être liquéfié, peut être stocké dans des bidons et, avec ses propres différences spécifiques, a une souplesse d’utilisation et de distribution similaire à celle du gaz naturel. Le rapport poids/énergie est beaucoup plus favorable que les piles actuelles et, par conséquent, l’hydrogène est une bien meilleure solution pour les machines/véhicules lourds.

L’hydrogène peut alors être un moyen de stocker de l’électricité renouvelable intermittente et de fournir de l’énergie à des applications lourdes. De toute évidence, tout n’est pas parfait avec l’hydrogène, et certains problèmes doivent être surmontés, mais les perspectives sont encourageantes. Le principal problème est peut-être le coût, mais comme toute autre technologie renouvelable auparavant, ce n’est qu’une question de temps pour que ce dernier soit résolu avec la production de masse d’équipements à hydrogène et l’amélioration technologique ainsi que la technique du processus.

L’Union européenne a lancé un programme d’hydrogène pour stimuler la technologie sur les marchés de masse et mettre en œuvre le cycle vertueux de la baisse des coûts avec des volumes plus élevés. Aux États-Unis, une coalition de 20 sociétés allant du pétrole à l’automobile, aux services publics et aux technologies a publié une feuille de route pour l’adoption de l’hydrogène dans l’économie américaine. Nous pensons que l’hydrogène fait partie de la solution pour une économie sans carbone et que son adoption s’accélérera au-delà des prévisions actuelles. Les piles ne seront pas remplacées par l’hydrogène et, au contraire, les deux façons de stocker l’énergie coexisteront et se complèteront.

Il y a beaucoup de battage médiatique autour de l’hydrogène et l’attention des investisseurs s’est concentrée sur quelques sociétés qui sont actives sur ce marché. Signature a investi dans de nombreux services publics qui sont fortement exposés aux énergies renouvelables et qui se tournent vers l’hydrogène La société espagnole Iberdrola et la société américaine Nextera construisent des usines intégrées pour fournir de l’hydrogène vert aux producteurs d’engrais. L’exploitation des quelques sociétés de l’industrie est très dispendieuse et nous les surveillons pour trouver un point d’entrée. Les conglomérats se positionnent pour la croissance de l’hydrogène et nous pensons que l’émergence de la valeur cachée dans les grandes sociétés sera un thème pour les années à venir.

Massimo Bonansinga
Octobre 2020

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Publié le 27 octobre 2020