une solution de dcarbonation, mais quel prix ?


Unanimement reconnue comme une solution idale de dcarbonation, l’hydrogne a pourtant un prix, parfois difficile apprhender en fonction des usages et des solutions retenues. France Stratgie s’est penche sur la question des  cots d’abattement .

Couvrir les usages  hard to abate  que l’lectricit ne peut atteindre, comme la production d’ammoniac, le raffinage des carburants liquides ou la production de chaleur industrielle : tel est communment l’objectif assign l’hydrogne, dans une optique de neutralit carbone. Mais la frontire n’est pas toujours simple dfinir entre les utilisations pertinentes et celles qui ne le sont pas tout fait, notamment dans le secteur des transports terrestres longue distance. D’o la dmarche entreprise par France Stratgie de calculer les cots d’abattement de ce vecteur nergtique, autrement dit ses cots en euro par tonne de CO2 vite, en fonction de ses usages et de ses modes de production.

Mieux que l’hydrogne gris

Publi le 19 mai dernier, le rapport de cette institution s’est d’abord attach comparer les cots de l’hydrogne pour deux grands types d’emplois : l’usage spcifique pour lequel l’hydrogne gris , driv du mthane fossile et metteur de CO2, est utilis en l’absence d’autre alternative, et l’usage de combustion dans lequel l’hydrogne vient en substitution directe du mthane fossile. Conclusion: dans les deux cas, le recours l’hydrogne dcarbon vite les missions dues au mthane fossile. Mais il est plus pertinent pour une destination spcifique, puisqu’il vite une premire conversion du mthane en hydrogne, donc des cots financiers et des pertes de rendement de l’ordre de 24%. Un kilogramme d’hydrogne produit par toute technologie bas carbone, et dont la production aura ainsi mis moins de 3 kg de CO2, vite 10 kgCO2 quand il est consacr un usage spcifique, et 7,6 kgCO2 quand il est consacr un usage de combustion standard , prcise le rapport. Dans un second temps, France Stratgie s’est intresse aux cots d’abattement par type d’hydrogne: dcarbon ou bas carbone.

Des cots diffrents selon la couleur de l’hydrogne

 

Cot d’abattement et valeur de l’action pour le climat
Le cot d’abattement est le calcul du cot en euros par tonne de CO2-quivalent d’missions, exprim en€/tCO2-eq. Plus le cot d’abattement est faible, plus l’action sera conomiquement facile. Pour slectionner et hirarchiser les actions utiles la collectivit, France Stratgie compare les cots d’abattement entre eux, mais elle les examine aussi la mesure des gains de l’action. Cette dernire est donne par la VAC (valeur de l’action pour le climat), actuellement fixe 120€/t CO2-eq. Elle augmentera progressivement pour atteindre 250€/t CO2-eq en 2030.

 

Produit de la mme manire que l’hydrogne  gris , mais bnficiant de la capture et du stockage gologique du CO2 (CSC), d’ailleurs encore peu rpandu, l’hydrogne  bleu  gnre des missions rsiduelles, notamment des fuites de mthane associes une fraction de CO2 non capte. Sa fabrication doit donc faire l’objet d’une attention particulire, indique le rapport. Cependant, en supposant que la hausse des prix et la guerre en Ukraine ne rendent pas l’accs au gaz trop difficile, cette technologie pourrait s’avrer pertinente court terme. Encore peu mature, sa dclinaison turquoise base sur la transformation du mthane par pyrolyse plutt que par reformage est plus difficile valuer sur le plan conomique. Moins favorable a priori que l’option  bleue , elle prsenterait toutefois l’avantage d’une production dcentralise et d’un stockage du carbone plus simple, sous la forme de  noir de carbone .

L’lectrolyse intressante sous conditions

Viennent ensuite les solutions d’lectrolyse transformant l’lectricit en gaz : alcaline, dj ancienne; par membrane d’change de protons (PEM), plus rcente, ou encore haut rendement, encore en phase de prototype industriel. Pour tre intressantes, selon France Stratgie, ces technologies impliquent d’utiliser une lectricit dcarbone, d’une part, sans retirer du circuit une lectricit utile un autre usage d’autre part. Les MWh d’lectricit bas carbone sont au moins deux fois plus efficaces pour rduire les missions de CO2, lorsqu’ils vitent une production d’lectricit fossile, que lorsqu’ils servent produire de l’hydrogne par lectrolyse , souligne l’institution. L’lectrolyse ncessite par ailleurs la possibilit d’un stockage, dont le prix est mal valu, mais son plus gros dfi consistera mobiliser une lectricit dcarbone peu chre, moins de 40 € HT/MWh. Un tel niveau de cot n’est pour l’instant atteint par aucun moyen de production lectrique en France, raccordements compris , indique le rapport. Lorsque le systme lectrique sera largement dcarbon et qu’il prsentera des excdents significatifs, la mutualisation vers son accs devrait alors changer la donne. Dans la mesure o la France est beaucoup plus avance dans la dcarbonation de son systme lectrique que la moyenne de l’Europe, il convient de poser la question du choix entre une vision fonde sur une optimisation technique l’chelle europenne, qui jouerait des complmentarits entre pays, et une vision plus autarcique pour la France, mais de nature ralentir la dcarbonation de l’ensemble europen , indique aussi le rapport.

Celui-ci rfute en revanche l’ide reue selon laquelle les lectrolyseurs devraient fonctionner fort facteur de charge, c’est–dire presque en continu, afin d’amortir leur investissement initial (CAPEX). Ce type de raisonnement se fonde en fait sur des lectrolyseurs CAPEX levs, associs des projets pilotes de petite taille, produisant de l’hydrogne des cots particulirement levs, remarque France Stratgie. Il convient de retenir non les cots actuels des projets pionniers, mais le niveau de cots anticip si la technologie est dploye grande chelle.

Une classification inattendue

A raison de 100 €/tCO2 de cot d’abattement, ces analyses incitent donc France Stratgie classer en tte et galit l’hydrogne bleu (reformatage avec CSC) et l’hydrogne vert produit partir d’lectrolyse d’excdents dcarbons mais pour des usages spcifiques seulement. Pour ces deux types d’hydrogne, les cots passent 250 €/tCO2, en fourchette basse, dans le cadre d’usages de combustion. L’utilisation d’une production d’lectricit dcarbone ddie, c’est–dire non excdentaire, double la facture (200 €/tCO2) pour un usage spcifique. Pour un usage de combustion, elle atteint mme 400 €/tCO2. Faute d’lments suffisamment fiables, l’option turquoise (pyrolyse de gaz naturel) n’a pas fait l’objet de calculs. Bien qu’elle apparaisse tributaire du trs fort dveloppement pralable de la production d’lectricit dcarbone, la production massive d’hydrogne par lectrolyse, ressort comme la voie la plus souhaitable et potentiellement la moins coteuse, terme , prcise cependant France Stratgie. Pour cette dernire, au-del de ces calculs mens pour la France mtropolitaine et le moyen terme (2030-2040), il conviendrait par ailleurs d’examiner l’hypothse d’importations significatives, dans une perspective europenne en particulier. Des analyses qui seront autant d’outils mthodologiques utiles l’laboration, partir de mi-2022, de la troisime Stratgie nationale bas carbone (SNBC).








Article publi le 27 mai 2022



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