Pourquoi investir dans l’hydrogène renouvelable ?
L'investissement dans l'hydrogène représente une opportunité de plus en plus sérieuse pour les investisseurs à travers le monde. En effet, l'évolution des marchés de l'énergie décarbonée et la demande croissante en solutions de stockage d'énergie renouvelable offrent un terrain propice à une croissance exponentielle dans les années à venir.
- Comment et pourquoi produire de l’hydrogène renouvelable ?
- L’hydrogène vert : un marché jeune et en pleine croissance
- Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable à travers le monde
- Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable en Europe
- Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable en France
- Usages industriels de l’Hydrogène Vert et potentiel économique
- Hydrogène Bas Carbone : Une bonne façon de diversifier son épargne et ses investissements
- Comment investir dans l’hydrogène vert ?
Comment et pourquoi produire de l’hydrogène renouvelable ?
La production d'hydrogène renouvelable est au cœur des discussions sur la transition énergétique mondiale, en particulier dans les secteurs très carbonés comme le transport logistique lourd, l'industrie, et la production d'électricité. L'intérêt écologique de l'hydrogène dépend fortement de sa méthode de fabrication.
L’hydrogène est associé à beaucoup d'autres éléments à l’état naturel : surtout à du carbone pour former le méthane (CH4) et à de l’oxygène pour constituer l’eau (H2O). Pour obtenir de l'hydrogène pur pour des besoins industriels, il convient donc de le séparer des éléments chimiques auxquels il est lié. Il peut être produit de plusieurs manières, chacune ayant un impact différent sur l'environnement.
Reformage du gaz naturel
Actuellement, cette méthode est la plus répandue, représentant environ 95% de l'hydrogène produit à l'échelle mondiale. Elle implique la réaction du gaz naturel avec de la vapeur d'eau à haute température pour produire de l'hydrogène et du dioxyde de carbone (CO2).1 L'hydrogène produit de cette manière est souvent appelé « gris » et contribue significativement aux émissions de gaz à effet de serre.
Bien que cette méthode puisse permettre de produire de l’hydrogène à partir du biogaz, ce procédé reste très largement minoritaire (- de 1% du reformage de gaz total, principalement issu des hydrocarbures).2
Électrolyse de l'eau
Cette technique utilise un courant électrique pour décomposer l'eau en oxygène et hydrogène. Si l'électricité utilisée provient de sources renouvelables (comme le solaire, l'éolien, ou l'hydroélectrique), l'hydrogène produit est qualifié de "vert" ou « d’hydrogène à faible émission » et représente une méthode de production entièrement décarbonée.
Cependant, l'efficacité et le coût de l'électrolyse peuvent varier significativement en fonction de la technologie utilisée et de la disponibilité des sources d'énergie renouvelables dans le mix énergétique :
- L’hydrogène vert est fabriqué par électrolyse de l’eau à partir d’électricité provenant uniquement d’énergies renouvelables
- L’hydrogène gris est fabriqué par procédés thermochimiques avec comme matières premières des sources fossiles (charbon ou gaz naturel)
- L’hydrogène bleu est fabriqué de la même manière que l’hydrogène gris, à la différence que le CO2 émis lors de la fabrication sera capté pour être réutilisé ou stocké
- L’hydrogène jaune, plus spécifique à la France, est fabriqué par électrolyse comme l’hydrogène vert mais l’électricité provient essentiellement de l’énergie nucléaire.
Important : L’Ademe a récemment suggéré de changer la terminologie. L’hydrogène qui était jusqu’ici appelé « vert » est désormais appelé « renouvelable », l’hydrogène « gris » devient « fossile », et enfin, les hydrogènes « bleu » et « jaune » sont regroupés sous l’appellation d’hydrogène « bas-carbone ».3
Pour en savoir plus sur le sujet : Les impacts environnementaux et sociétaux de l'hydrogène vert : une solution réellement durable ?
Gazéification du charbon
Une méthode moins commune implique la conversion du charbon en un mélange de gaz, y compris l'hydrogène, avec des émissions de CO2 encore plus élevées que le reformage du gaz naturel. L'hydrogène résultant est également considéré comme « gris ».
Pyrolyse du gaz naturel
Cette technologie, encore au stade expérimental, promet de produire de l'hydrogène en décomposant le méthane en hydrogène et en carbone solide, ce dernier pouvant être stocké ou utilisé, réduisant ainsi les émissions de CO2.
L’hydrogène renouvelable : un marché en pleine croissance
L’hydrogène vert, renouvelable ou bas carbone (dont nous parlerons sans distinction dans cet article), considéré comme une source d'énergie propre et durable, fait face à d'importants défis économiques qui entravent son déploiement à grande échelle.
La production d'hydrogène par électrolyse est actuellement nettement plus coûteuse que les méthodes conventionnelles (deux à trois fois plus chère que celle réalisée par vaporeformage et deux fois plus onéreuse que le reformage avec captage du CO2).
Investir dans l'hydrogène renouvelable
Cette situation est en partie due à la complexité de la chaîne de valeur de l'hydrogène vert, qui implique plusieurs étapes de transformation et génère des pertes d'énergie à chaque étape, augmentant ainsi les coûts de production.
Le développement d'une infrastructure dédiée à l'hydrogène vert est également un défi majeur. Cette infrastructure comprend des capacités de production d'hydrogène renouvelable, un réseau de transport et de distribution pour acheminer l'hydrogène des sites de production aux sites d'utilisation, ainsi que des systèmes de stockage.
La gestion efficace de cette infrastructure nécessite un système intelligent pour optimiser l'adéquation entre l'offre et la demande d'hydrogène. En Europe, les premiers éléments de cette infrastructure complexe devraient être opérationnels dès le milieu de cette décennie, nécessitant cependant d'importants investissements et un temps de déploiement conséquent.
Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable dans le monde 4
Selon le Global Hydrogen Review 2023 de l'Agence Internationale de l'Énergie (AIE), la production d'hydrogène à faible émission carbone pourrait atteindre 38 millions de tonnes (Mt) d'ici 2030 si tous les projets annoncés sont réalisés, soit l’équivalent de 1266 TWh d’énergie potentielle produite. 5
Pour comparaison, 1 266 TWh d'énergie c’est la production annuelle de 33 centrales nucléaires similaires à la centrale de Gravelines (faisant partie des 10 plus grandes centrales nucléaires mondiales avec 5460 MW de puissance installée). 6
Consultez notre tutoriel pour en savoir plus sur les échelles de production des énergies
Après une montée en puissance initialement modeste, la Chine s'est hissée sans grande surprise en tête du déploiement des électrolyseurs pour la fabrication de l’hydrogène. En 2020, elle représentait moins de 10% de la capacité mondiale mais cette dynamique a considérablement évolué en 2022 avec plus de 200 MW de capacité installée, soit 30% de la capacité mondiale totale. Fin 2023, les experts de l’AIE estimaient que la Chine avait encore augmenté sa capacité installée d'électrolyseurs à 1,2 GW, représentant désormais 50% de la capacité mondiale.
Il est cependant important de relativiser ces chiffres car le mix énergétique chinois se caractérise par une prédominance des énergies fossiles. Le charbon joue un rôle majeur dans ce mix, comptant pour 54,6 % de la consommation d'énergie et 62,6 % de la production d'électricité chinoise en 2021.7
Si on regarde à l’échelle planétaire, la consommation mondiale d'hydrogène (toutes sources confondues) a atteint un pic historique de 95 Mt en 2022, enregistrant une hausse de près de 3% par rapport à l'année précédente. La même année, la production mondiale d'électrolyseurs représentait un peu plus de 1 GW de puissance nominale. Les fabricants prévoient aujourd’hui une expansion ambitieuse, avec un objectif, très difficile à tenir, de 155 GW/an de capacité de fabrication jusqu’à 2030.
Cependant, les initiatives visant à stimuler la demande d'hydrogène bas carbone peinent à suivre le rythme nécessaire pour atteindre les objectifs climatiques. En effet, son intégration dans les applications existantes avance à un rythme faible et ne représente actuellement que 0,7% de la demande totale d'hydrogène.
Les initiatives internationales de coopération pourraient toutefois consolider la demande d'hydrogène bas carbone et générer une demande de 0,8 à 3 Mt d'hydrogène à faible émission d'ici 2030. Ces initiatives ciblent principalement les secteurs de la chimie et du raffinage, qui seraient plus à même d'adopter rapidement l'hydrogène bas carbone et/ou renouvelable à grande échelle.
La crise énergétique liée à la situation en Ukraine a également souligné l'importance de l'hydrogène à faible émission pour la sécurité énergétique. Néanmoins, malgré cet intérêt soutenu, l'hydrogène à faible émission représente actuellement moins de 1% de la production et de l'utilisation mondiale de tout l’hydrogène produit. Il faudrait donc multiplier par 100 sa production d'ici 2030 pour atteindre les 38 millions de tonnes attendues. Si les ambitions sont grandes et supposent une croissance exponentielle du marché de l’hydrogène bas carbone et/ou renouvelable, sa mise en œuvre matérielle reste encore timide.
D’un point de vue purement financier, les scénarios les plus réalistes prévoient une augmentation significative de la taille du marché de l'hydrogène à faible émission, passant de 1,4 milliard USD aujourd'hui à 12 milliards USD d'ici 2030.
Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable en Europe
En juillet 2020, l’Union Européenne a lancé sa stratégie hydrogène, envisageant le déploiement de 6 GW de capacités d'électrolyse d'ici 2024 et de 40 GW d'ici 2030.
Selon les conclusions de l'étude de Deloitte et d’Hydrogen4EU, pour maximiser le potentiel de l'hydrogène dans la transition énergétique, des investissements considérables sont nécessaires avec plus de 1 800 GW de capacités solaires et éoliennes et 1 600 GW d'électrolyseurs d'ici 2050. 8
Pour en savoir plus : Perspectives de développement des énergies renouvelables en 2024
Ces investissements, pouvant s'élever à plusieurs milliers de milliards d'euros, doivent être rapidement initiés pour éviter les déséquilibres entre l'offre et la demande, les blocages technologiques ou les risques liés aux actifs non rentables.
Soutenir le développement des énergies renouvelables
Le potentiel économique de l'hydrogène en Europe à l'horizon 2050 est marqué par des ambitions élevées et des investissements substantiels, visant à établir l'Union Européenne comme leader mondial dans les technologies de l'hydrogène.
Selon le Hydrogen Roadmap Europe, publié par la Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking, l'hydrogène est envisagé comme un élément essentiel de la transition énergétique européenne, avec la capacité de couvrir 24 % de la demande finale d'énergie et de créer 5,4 millions d'emplois d'ici 2050. Cette transition vers l'hydrogène promet également d'apporter des avantages socio-économiques et environnementaux significatifs, notamment un marché annuel de 820 milliards d'euros et une réduction totale de 560 millions de tonnes de CO2 9.
Perspectives de développement de l’hydrogène renouvelable en France
La France a adopté une approche proactive dans le développement de son secteur de l'hydrogène, en se concentrant principalement sur la production domestique pour décarboner l'industrie et la mobilité.
Avec l'annonce de son premier plan hydrogène en 2018 et un plan plus étendu de 9 milliards d'euros en 2020, la France s'est positionnée comme un des leaders européens dans ce domaine10. La stratégie française met un accent particulier sur les applications où l'hydrogène est essentiel pour une décarbonation profonde, y compris dans les raffineries, l'industrie chimique, la production d'acier, ainsi que dans le secteur de la mobilité.
Elle vise à profiter des ressources électriques importantes issues de son parc nucléaire existant et de nouvelles capacités nucléaires, tout en s'appuyant sur plusieurs pôles d'innovation spécialisés dans l'hydrogène et le soutien de nombreuses collectivités locales engagées dans le développement de l'hydrogène.
Contrairement à certains de ses voisins européens, la France privilégie le développement d'une industrie domestique pour répondre à la demande nationale, plutôt que de compter sur des importations.
Usages industriels de l’Hydrogène Vert et potentiel économique
L'hydrogène a une gamme étendue d'applications, allant de la production d'énergie et le stockage jusqu'à la mobilité, l'industrie lourde, et au-delà. Cette diversité offre de multiples voies de croissance pour les entreprises du secteur.
10 idées reçues sur l'hydrogène
Passons en revue les secteurs dans lesquels il est le plus utilisé et dont la décarbonation est prioritaire :
Production d'électricité
Les piles à combustible fonctionnent en combinant de l'hydrogène avec de l'oxygène de l'air dans une réaction électrochimique qui produit de l'électricité, de l'eau, et de la chaleur. Cette technologie peut être utilisée dans une variété d'applications, allant des petits appareils portables aux véhicules électriques, en passant par les systèmes de puissance pour les bâtiments et même les installations industrielles de grande échelle.
Le principal avantage des piles à combustible à hydrogène est leur capacité à générer de l'énergie sans émissions polluantes. L'eau est le seul sous-produit direct, ce qui les rend extrêmement attrayantes pour les efforts de décarbonation.
Les piles à combustible sont généralement plus efficaces que les moteurs à combustion interne traditionnels et peuvent convertir l'énergie chimique de l'hydrogène en électricité avec une efficacité supérieure à celle des méthodes conventionnelles de production d'électricité.
Les systèmes à piles à combustible peuvent être conçus pour une large gamme de puissances, les rendant adaptés pour diverses applications, des systèmes de sauvegarde aux sources principales d'alimentation électrique pour des réseaux résidentiels, commerciaux, ou même industriel
Stockage et Transport de l’énergie
L'hydrogène peut être stocké sous forme gazeuse ou liquide, ou dans des composés chimiques qui peuvent absorber et libérer de l'hydrogène. Ces méthodes permettent de stocker l'énergie renouvelable sur des périodes prolongées et de surmonter les défis liés à leur intermittence.
Pour en savoir plus : Les enjeux techniques du stockage de l'électricité : un prérequis indispensable pour un avenir 100% énergies renouvelables
L'hydrogène stocké peut ensuite être reconvertis en électricité via des piles à combustible lorsque la demande augmente, offrant ainsi une source d'énergie flexible et réactive. Alternativement, l'hydrogène peut être utilisé comme carburant dans divers secteurs, y compris les transports, ou comme matière première dans l'industrie chimique.
Contrairement aux batteries, l'hydrogène peut être stocké pendant de longues périodes sans perte significative d'énergie, ce qui est particulièrement utile pour équilibrer les variations saisonnières de la production d'énergie renouvelable.
Logistique et mobilités lourdes
L'hydrogène joue un rôle de plus en plus important dans le secteur de la logistique et des mobilités lourdes, où il offre une alternative prometteuse aux carburants fossiles, avec le potentiel de réduire significativement les émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques.
Les véhicules à hydrogène, notamment ceux équipés de piles à combustible, sont au cœur de cette transition, offrant une solution viable pour les camions de transport, les autobus, les trains, et même certains segments de la navigation et de l'aviation (encore en phase expérimentale pour ces derniers).
Ils offrent une plus grande autonomie que les véhicules électriques à batteries, ce qui est crucial pour les applications de logistique et de transport lourd. De plus, le ravitaillement en hydrogène peut se faire en un temps comparable à celui d'un plein de carburant traditionnel, fournissent une puissance constante et sont capables de supporter de lourdes charges sur de longues distances, répondant ainsi aux exigences spécifiques du transport de marchandises et des mobilités lourdes.
Agriculture et production alimentaire
L'hydrogène peut servir de carburant pour les tracteurs et autres machines agricoles, offrant une alternative aux combustibles fossiles. L'utilisation de tracteurs à hydrogène ou de véhicules électriques alimentés par des piles à combustible pourrait réduire considérablement les émissions de CO2 et les polluants atmosphériques dans les activités agricoles.
L'ammoniac, un composant clé des engrais, peut être produit de manière plus écologique à partir d'hydrogène vert obtenu par électrolyse de l'eau utilisant de l'énergie renouvelable. Cela pourrait diminuer l'empreinte carbone de la production d'engrais et réduire la dépendance aux procédés traditionnels à base de gaz naturel.
Comme nous l’avons vu précédemment, l'hydrogène peut jouer un rôle dans le stockage de l'énergie produite à partir de sources renouvelables, comme le solaire ou l'éolien, permettant une utilisation plus flexible de ces énergies dans les opérations agricoles, y compris l'irrigation, le chauffage de serres, et d'autres processus énergivores.
Enfin, l'hydrogène peut être utilisé pour alimenter les processus de réfrigération et de congélation dans la chaîne d'approvisionnement alimentaire, réduisant ainsi la dépendance aux réfrigérants traditionnels, plus polluants, et améliorant l'efficacité énergétique des installations de stockage et de transport des aliments.
Industrie chimique et pétrochimique
L'hydrogène joue un rôle crucial dans l'industrie chimique, servant de matière première dans de nombreux processus industriels en raison de ses propriétés uniques et de son potentiel en tant que vecteur énergétique propre. Son utilisation est diverse, allant de la production d'ammoniac à celle de différents hydrocarbures et alcools, en passant par son rôle dans le raffinage du pétrole et la production de méthanol.
Métallurgie
Le secteur de la métallurgie, qui comprend la production de métaux tels que l'acier, le cuivre et l'aluminium, représente une part significative des émissions mondiales de gaz à effet de serre, principalement en raison de sa dépendance historique aux combustibles fossiles pour les processus à haute température nécessaires à la transformation des minerais en métaux. L'intégration de l'hydrogène renouvelable dans ce secteur offre plusieurs avantages potentiels.
Important : L'hydrogène vert, produit à partir de sources d'énergie renouvelables, présente un potentiel significatif pour décarboniser divers secteurs de l'économie. Cependant, sa mise en œuvre efficace nécessite une approche holistique qui intègre non seulement une transition vers des sources d'énergie propres, mais aussi une réévaluation de nos modèles économiques et de consommation. Une décroissance économique bien gérée, surtout dans les secteurs les plus néfastes, peut également aider à atténuer les pressions environnementales, telles que la pollution et la dégradation des écosystèmes.
Hydrogène Bas Carbone : Une bonne façon de diversifier son épargne et ses investissements
Investir dans l'hydrogène et les énergies renouvelables s'inscrit dans une dynamique de diversification de portefeuille, crucial pour la gestion des risques et l'optimisation des rendements dans le cadre d'une stratégie d'investissement à long terme. Cette approche repose sur plusieurs piliers fondamentaux qui soulignent la pertinence et la résilience de ce secteur dans le paysage économique mondial actuel.
Comme nous l’avons vu plus haut, les gouvernements du monde entier, sous l'égide d'accords internationaux tels que l'Accord de Paris sur le climat, s'engagent à atteindre la neutralité carbone d'ici le milieu du siècle. Cette ambition se traduit par des politiques favorables, des subventions et des incitations fiscales destinées à stimuler le développement et l'adoption des technologies propres, notamment l'hydrogène vert et les sources d'énergie renouvelable comme l'éolien, le solaire, l'hydraulique et la biomasse.
La demande pour l'hydrogène vert, produit à partir de sources d'énergie renouvelable, est donc appelée à croître exponentiellement, offrant des opportunités d'investissement prometteuses dans la recherche, la production, le stockage et la distribution de cette énergie.
D'un point de vue financier, l'investissement dans les énergies renouvelables et l'hydrogène offre une diversification sectorielle, permettant aux investisseurs de s'exposer à des marchés en croissance tout en contribuant à la durabilité environnementale. Les énergies renouvelables, de par leur nature, présentent des coûts opérationnels relativement bas et prévisibles après l'initialisation des infrastructures, contrairement aux combustibles fossiles dont les prix sont volatils et dépendants des dynamiques géopolitiques.
En outre, la technologie dans le domaine des énergies renouvelables continue d'évoluer, entraînant une réduction des coûts et une efficacité accrue, ce qui rend ces investissements de plus en plus rentables. Les avancées technologiques, couplées à une demande croissante d'énergie propre, alimentent un cercle vertueux d'innovation et d'investissement, créant de nouvelles opportunités pour les investisseurs.
Pour en savoir plus : L'investissement durable et responsable est-il rentable ?
Cependant, il convient de souligner que, comme tout investissement, ceux dans l'hydrogène et les énergies renouvelables comportent des risques, notamment en termes de technologie, de réglementation et de marché. La diligence raisonnable et une compréhension approfondie du secteur sont donc essentielles pour naviguer dans cet espace d'investissement.
Comment investir dans l’Hydrogène Vert ?
En investissant dès aujourd’hui dans l’hydrogène Vert, vous participez au déploiement des infrastructures nécessaires et à la baisse de son coût de fabrication.
Acheter des actions ou des obligations auprès des entreprises du secteur de l’hydrogène
- Entreprises de production d'hydrogène : Investir directement dans des entreprises spécialisées dans la production d'hydrogène, notamment celles qui se concentrent sur l'hydrogène vert produit à partir de sources d'énergie renouvelables.
- Fabricants d'équipements et de technologies : Cela inclut les entreprises qui fabriquent des électrolyseurs (pour la production d'hydrogène), des piles à combustible, et d'autres technologies clés liées à l'hydrogène.
- Secteurs utilisateurs d'hydrogène : Investir dans des secteurs qui sont susceptibles d'augmenter leur utilisation d'hydrogène, comme les fabricants de véhicules à pile à combustible, les entreprises de transport et logistique, ou les industries lourdes (voir paragraphe sur les applications industrielles de l’hydrogène renouvelable).
Financement participatif
Grâce au financement participatif, les investisseurs savent exactement où ils placent leur argent et pour quelles entreprises. C’est un moyen intéressant de contribuer à la transition écologique sans passer par une banque et en pouvant mesurer son impact grâce à nos outils dédiés.
Soutenez le développement de l'hydrogène vert
Lumo se distingue par son engagement de longue date en faveur des énergies renouvelables, offrant une plateforme dynamique pour le crowdfunding de projets novateurs.
Depuis 12 ans (plus ancienne plateforme de crowdfunding éco-responsable et fière de l’être), Lumo et sa communauté ont modestement contribué au développement de l'hydrogène renouvelable, parmi une gamme diversifiée d'autres énergies vertes.
Ces initiatives ne sont pas seulement des investissements financiers ; elles incarnent un véritable engagement envers la promotion d'un environnement plus propre et d'une société plus durable.
Sources : (1) https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-prospective/decryptages/energies-renouvelables/tout-savoir-lhydrogene(2) M. Nawfal, Valorisation catalytique du biogaz pour une énergie propre et renouvelable [archive], thèse de doctorat, Université du Littoral-Côte-d'Opale, 2015, p. 17.(3) https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-prospective/decryptages/energies-renouvelables/tout-savoir-lhydrogene(4) https://hydrogencouncil.com/en/hydrogen-insights-2023-december-update/(5) https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023 (6) https://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire_de_Gravelines(7) https://www.connaissancedesenergies.org/situation-energetique-de-la-chine-en-2022-231122(8) https://www2.deloitte.com/fr/fr/pages/fusions-acquisitions/articles/economic-advisory/hydrogene-comme-vecteur-energie-decarbonee-en-europe.html (9) https://www.clean-hydrogen.europa.eu/media/publications/hydrogen-roadmap-europe-sustainable-pathway-european-energy-transition_en