L'hydrogène liquide : le carburant vert qui n'en est pas un

Lorsque le Suiso Frontier, long de 380 pieds, a quitté l'Australie vendredi, à destination du Japon avec de l'hydrogène liquide dans sa cale isolée, c'était la première fois que de l'hydrogène liquéfié était transporté par voie maritime vers un marché international, selon les participants au projet.

Les experts disent qu'il s'agit d'une étape importante pour l'hydrogène, un carburant sur lequel plusieurs grandes économies ont placé leurs espoirs pour les aider à se décarboner. Cela prouve que la chaîne d'approvisionnement fonctionne, affirment-ils, et donnera le coup d'envoi au commerce international de la marchandise.

"La première installation de liquéfaction d'hydrogène et le premier terminal de chargement de navires d'Australie, le premier navire transporteur d'hydrogène liquide au monde et une installation de déchargement et de stockage d'hydrogène à Kobe, au Japon", ont été développés jusqu'à présent, déclare Jeremy Stone, directeur non exécutif de J- Pouvoir. La société de services publics japonaise exploite une installation de production d'hydrogène dans la vallée de Latrobe, dans l'État australien de Victoria. "Nous avons prouvé beaucoup de choses que pratiquement tous les projets d'hydrogène peuvent utiliser", a-t-il déclaré à TIME.

Mais il y a un hic : le projet utilise du charbon brun (également appelé « lignite »), une source d'énergie à forte émission, pour produire de l'hydrogène. En fait, la quasi-totalité de l'hydrogène utilisé aujourd'hui provient de combustibles fossiles. Développer de l'hydrogène "vert", produit lorsque l'énergie renouvelable (comme l'énergie éolienne et solaire) alimente un électrolyseur pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène, est une priorité essentielle pour des endroits comme les États-Unis, la Chine, l'UE, le Japon et la Corée du Sud. Mais l'hydrogène vert n'est pas encore commercialement viable.

Le projet Hydrogen Energy Supply Chain (HESC), qui a été financé par les gouvernements australien et japonais, a produit l'hydrogène expédié au Japon à partir de lignite et de biomasse dans une usine de gazéification nouvellement construite. Il a ensuite été transporté par camion vers une installation de liquéfaction dans le port de Hastings, où il a été refroidi à -253°C, le liquéfiant à moins de 800 fois son volume gazeux. Ensuite, il a été chargé sur le navire spécialement conçu - avec un réservoir de stockage à double coque isolé sous vide, rappelant un gigantesque thermos à café - construit par le japonais Kawasaki Heavy Industries.

François Aguey-Zinsou, professeur à l'Université de Sydney et spécialiste de la technologie de l'hydrogène, explique que l'expédition d'hydrogène liquide pose plusieurs défis techniques, comme la nécessité d'un navire très bien isolé pour maintenir l'hydrogène à la bonne température, avec un faible taux de fuite, de sorte qu'il ne s'échappe pas.

Une partie de l'hydrogène devra être ventilée afin que la pression dans le récipient ne le fasse pas éclater. Ensuite, il y a le chargement et le déchargement. "Comment rechargez-vous un bateau avec de l'hydrogène liquide ? Vous ne pouvez pas pomper de l'hydrogène à -253°C. Il n'y a pas de pompes pour faire cela à l'échelle requise pour l'expédition ou pour remplir un navire de manière efficace", dit-il.

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À terme, il est prévu que les émissions provenant de la combustion du charbon dans l'installation de Latrobe Valley soient collectées via un processus connu sous le nom de captage et stockage du carbone (CSC) - une technologie que certains experts du climat ont critiquée comme une chimère coûteuse et farfelue. Si cela fonctionne, le projet pourrait aider à réduire les émissions mondiales de 1,8 million de tonnes métriques par an, soit à peu près la même chose que de retirer 350 000 voitures de la route, selon les participants.

Pour l'instant, le HESC est dans sa phase pilote et les développeurs achètent des crédits carbone pour compenser les émissions qu'il produit jusqu'à ce que la phase CCS commence à fonctionner. Ils prévoient de poursuivre la recherche et le développement pour augmenter la quantité d'hydrogène pouvant être exportée et d'effectuer davantage d'expéditions de test.

Le projet doit également obtenir des approbations réglementaires, trouver des acheteurs pour l'hydrogène qu'il produit, étudier les options de modèle commercial et améliorer la technologie qu'il utilise pour réduire les coûts. Les opérations commerciales devraient commencer dans les années 2030. Si tout se passe bien, il est prévu de s'associer au projet CarbonNet CCS. Actuellement en cours de développement, CarbonNet capturerait les émissions de la combustion du charbon, les comprimerait et les stockerait profondément sous le détroit de Bass, qui sépare l'Australie continentale et la Tasmanie.

Alors que les pays tentent de réduire leurs émissions de carbone afin d'atteindre les objectifs climatiques mondiaux, l'hydrogène devient de plus en plus une source de carburant importante. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE) et l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), au moins 17 gouvernements ont publié des stratégies sur l'hydrogène. L'organisation intergouvernementale basée à Abu Dhabi a récemment publié un rapport selon lequel l'hydrogène pourrait couvrir jusqu'à 12 % de la consommation mondiale d'énergie d'ici 2050.

Les experts disent que l'expédition d'hydrogène liquide est une étape importante pour la technologie de l'hydrogène. Bien que d'autres travaillent sur des moyens de transporter l'hydrogène et qu'il ait été expédié sous d'autres formes, c'est la première fois que de l'hydrogène « pur » est expédié. "Personne n'a fait cela à grande échelle auparavant", déclare Aguey-Zinsou. "C'est un gros problème. Évidemment, ce n'est [actuellement] pas économiquement viable, il y a évidemment beaucoup de défis techniques, mais ce que HSEC fait, c'est en fait créer le marché. ," il dit.

Les défenseurs de l'énergie propre veulent voir l'Australie se transformer d'un grand exportateur de charbon et de gaz naturel liquéfié (GNL) en une superpuissance d'énergie renouvelable, et ils espèrent que l'Australie utilisera son ciel ensoleillé et ses côtes balayées par les vents pour générer de l'énergie renouvelable pouvant produire de l'hydrogène vert. Le pays vise à devenir un "acteur majeur" de la production et du commerce mondiaux d'hydrogène d'ici 2030, et il est l'un des mieux placés au monde pour devenir l'un des principaux producteurs d'hydrogène propre, selon un rapport de l'IRENA.

Le Japon est déjà le plus gros acheteur australien de GNL et de charbon et, alors que le Japon cherche à se décarboner, les participants au projet HESC disent qu'il est important pour l'Australie de montrer qu'elle peut intensifier ses exportations d'énergie. Le pays doit s'assurer qu'il est compétitif et fiable, car d'autres pays peuvent se disputer les mêmes chaînes d'approvisionnement en hydrogène, dit Stone.

L'hydrogène est particulièrement important pour le Japon, qui dépend actuellement des combustibles fossiles importés pour près de 90 % de ses besoins énergétiques. Il a été le premier pays au monde à publier une stratégie nationale sur l'hydrogène en 2017 et, compte tenu du contrecoup contre le combustible nucléaire à la suite de la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011, prévoit d'utiliser l'hydrogène pour la production d'électricité, la sidérurgie et la production pétrochimique. Il veut avoir 200 000 véhicules à pile à combustible, qui fonctionnent à l'hydrogène, sur la route d'ici 2025.

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Le Japon a joué un rôle central dans l'utilisation du GNL en choisissant d'importer le carburant il y a plus de 50 ans, Kawasaki Heavy Industries devenant un important producteur de méthaniers. Désormais, les autorités gouvernementales et l'entreprise semblent s'associer à un plan similaire pour l'hydrogène.

Le Japon se positionne pour "maîtriser les composants clés de l'économie de l'hydrogène", explique Aguey-Zinsou. "Ils voient la croissance potentielle du marché et les avantages économiques. Au-delà du simple fait d'importer de l'hydrogène d'Australie, vous avez toute la technologie derrière cela, toutes les différentes pièces, éléments et pièces nécessaires pour faire fonctionner cette économie. C'est comme Taiwan et le contrôle de puces [semi-conductrices]."

Tout le monde ne croit pas que le projet HESC est l'entreprise respectueuse du climat qu'il prétend être. Les critiques notent qu'il s'appuie sur une technologie CSC non éprouvée et soutiennent qu'il créera de nouvelles utilisations pour les combustibles fossiles à un moment où le monde devrait s'en éloigner.

Bien que l'AIE affirme qu'il sera "pratiquement impossible" d'atteindre le zéro net sans utiliser la technologie CSC, certains experts du climat affirment que le CSC ne sera jamais assez abordable pour en faire un outil efficace de réduction des émissions.

"Il y a une école de pensée qui dit que le changement climatique est un problème tellement urgent que nous devons y jeter toutes les options disponibles, y compris des choses comme l'hydrogène dérivé de combustibles fossiles", déclare Tim Baxter, chercheur principal au Climate Council. "Le contrepoint est que le changement climatique est un problème tellement urgent que nous ne pouvons pas nous permettre de perdre du temps en lançant une nouvelle industrie des combustibles fossiles."

Stone dit que même si les gens ne sont pas d'accord avec leur approche, l'infrastructure qu'ils construisent peut être utilisée pour transporter de l'hydrogène vert à l'avenir.

Mais certains experts du climat désapprouvent plus largement les plans australiens sur l'hydrogène, quels que soient les plans futurs visant à faire de la production de carburant une entreprise à zéro émission. Selon une analyse du groupe de réflexion du Centre d'études stratégiques et internationales (CSIS), la stratégie hydrogène du gouvernement australien est "plus axée sur les objectifs économiques que sur les objectifs climatiques".

Le pays a certainement traîné les pieds dans l'action climatique et a été critiqué pour son refus de s'éloigner du charbon et du gaz.

"L'hydrogène à zéro émission [produit à partir d'énergie renouvelable] représente une opportunité vraiment, vraiment importante pour l'Australie", déclare Baxter. "Malheureusement, le gouvernement australien - dans son élan pour l'hydrogène - adopte en quelque sorte une approche selon laquelle tout l'hydrogène est une bonne chose."

Écrire àAmy Gunia à [email protected].