Le 8 juillet 2020, la Commission européenne a présenté une stratégie sur l’hydrogène en vue de la neutralité climatique de l’Europe. La stratégie, publiée sous forme de communication au Parlement européen et au Conseil de l’UE (réf. COM(2020)301 final), s’inscrit dans le cadre du pacte vert pour l’Europe (European Green Deal – voir encadré ci-dessous).

 

 

Objectif de la stratégie

Pour parvenir à la neutralité climatique à l’horizon 2050, l’Europe doit transformer son système énergétique, qui représente aujourd’hui 75% des émissions de gaz à effet de serre de l’UE (source : Commission européenne, communiqué du 08/07/2020). Afin de concrétiser l’ambition du pacte vert pour l’Europe (voir encadré ci-dessus), et en s’appuyant sur la nouvelle stratégie industrielle pour l’Europe (lire notre article sur le sujet) et le plan de relance « Next Generation EU« , présenté par la Commission le 27 mai 2020 et adopté par le Conseil européen le 21 juillet 2020, la nouvelle stratégie pour l’hydrogène présente une vision pour développer l’hydrogène propre en vue de décarboner progressivement différents secteurs, énumère les difficultés à surmonter, recense les leviers que l’UE peut actionner et formule, sous forme de feuille de route, des actions pour les années à venir.

La stratégie de l’UE pour l’hydrogène devrait stimuler la production d’hydrogène propre en Europe, et ouvrir la voie à un secteur de l’énergie plus efficace et moins émetteur. Elle prévoit un nouveau programme d’investissement dans les énergies propres, qui s’inscrit dans le droit fil du plan de relance de l’UE, et du pacte vert pour l’Europe. Le plan de relance « Next Generation EU » souligne en effet que l’hydrogène constitue une priorité d’investissement afin de stimuler la croissance économique, de créer des emplois locaux et de consolider le leadership mondial de l’UE. Les investissements envisagés devraient permettre de stimuler la reprise économique à la suite de la crise du coronavirus, de créer des emplois en Europe et de renforcer la compétitivité de l’UE dans des secteurs stratégiques clés.

 

 

Comment produire l’hydrogène ?

La nouvelle stratégie précise les différents procédés de production de l’hydrogène qui sont nombreux. Selon le procédé utilisé, la quantité d’émissions de GES générée varie considérablement en fonction de la technologie et la source d’énergie utilisées. Les implications sur le plan des coûts et les exigences matérielles sont sujettes aux mêmes variations. Pour y voir plus clair, la Commission propose une terminologie de ces procédés de production couverts par la stratégie :

• « hydrogène électrolytique » : l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau (dans un électrolyseur, alimenté par de l’électricité), quelle que soit l’origine de l’électricité. Pour la production d’hydrogène électrolytique, la quantité d’émissions de GES sur la totalité du cycle de vie dépend du mode de production de l’électricité. (Les émissions de GES de la production à l’utilisation (well-to-gate) pour le bouquet électrique de l’UE sont de 14 kg CO₂e/kgH₂ alors qu’elles sont de 26 kg CO₂e/kgH₂ pour le bouquet électrique mondial (source : Commission européenne, COM(2020)301 d’après AIE, 2019) ;
• « hydrogène renouvelable (ou hydrogène propre ou encore hydrogène vert) » : l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau (dans un électrolyseur, alimenté par de l’électricité) et avec de l’électricité d’origine renouvelable. Pour la production d’hydrogène renouvelable à partir de l’électricité d’origine renouvelable, la quantité d’émissions de GES sur la totalité du cycle de vie est proche de zéro (source : AIE, 2019). L’hydrogène renouvelable peut également être produit par reformage du biogaz (au lieu du gaz naturel) ou par conversion biochimique de la biomasse, si le procédé est conforme aux exigences de durabilité ;
• « hydrogène d’origine fossile » (ou hydrogène gris) : l’hydrogène produit par divers procédés utilisant des combustibles fossiles comme matières premières, principalement le reformage de gaz naturel ou la gazéification du charbon, ce qui représente la majeure partie de l’hydrogène produit aujourd’hui. Pour la production d’hydrogène d’origine fossile, la quantité d’émissions de GES générée sur la totalité du cycle de vie est élevée : de la production à l’utilisation, la quantité d’émissions de GES résultant du vaporeformage du gaz naturel est de 9 kg CO₂e/kgH₂ (source : AIE, 2019);
• « hydrogène d’origine fossile avec captage du CO₂ » (ou hydrogène bleu): une sous-catégorie de l’hydrogène d’origine fossile, dans laquelle les GES émis au cours du processus de production sont captés. La production d’hydrogène d’origine fossile avec captage du CO₂ ou pyrolyse génère moins d’émissions de GES que celle de l’hydrogène d’origine fossile, mais il convient de tenir compte de l’efficacité variable du captage des GES (90 % au maximum). De la production à l’utilisation, la quantité d’émissions de GES résultant du vaporeformage du gaz naturel avec captage et stockage du carbone (CSC) est de 1 kg CO₂e/kgH₂ pour un taux de captage de 90%, et de 4 kg CO₂eq/kgH₂ pour un taux de captage de 56% (source : AIE, 2019);
• « hydrogène bas carbone » : terme englobant l’hydrogène d’origine fossile avec captage du CO₂ et l’hydrogène électrolytique, avec une réduction significative de la quantité d’émissions de GES sur la totalité du cycle de vie par rapport à l’hydrogène produit avec les techniques existantes (NB. la Commission ne quantifie pas cette réduction) ;
• « combustibles de synthèse dérivés de l’hydrogène« , divers combustibles gazeux et liquides dérivés de l’hydrogène et du carbone. Pour que les combustibles de synthèse soient considérés comme renouvelables, la composante « hydrogène » du gaz de synthèse devrait être renouvelable. Les combustibles de synthèse englobent, par exemple, le kérosène de synthèse pour l’aviation, le gazole de synthèse pour les voitures, et diverses molécules utilisées dans la fabrication de produits chimiques et d’engrais. Les niveaux d’émissions de GES associés aux combustibles de synthèse peuvent varier considérablement en fonction des matières premières et des procédés utilisés. Le niveau des émissions de polluants atmosphériques résultant de la combustion de combustibles de synthèse est semblable à celui des combustibles fossiles.

 

 

Certains analystes estiment que l’hydrogène propre pourrait satisfaire 24% de la demande mondiale d’énergie d’ici à 2050 (source : BNEF (2020) « Hydrogen Economy Outlook« ).

 

Développement de l’hydrogène renouvelable par étapes : objectifs de déploiement

Dans un système énergétique « intégré » (voir définition plus loin), l’hydrogène pourrait soutenir la décarbonation dans les secteurs de l’industrie, des transports, de la production d’électricité et de la construction dans toute l’Europe. La stratégie de l’UE pour l’hydrogène examine comment concrétiser ce potentiel, via l’investissement, la réglementation, la création de marchés, ainsi que la recherche et l’innovation. L’hydrogène peut alimenter des secteurs qui ne se prêtent pas à l’électrification et offrir des possibilités de stockage pour compenser les variations des flux d’énergies renouvelables, mais cela requiert une action coordonnée entre les secteurs public et privé, au niveau de l’UE.

La priorité pour l’UE est de développer l’hydrogène renouvelable, produit principalement à partir des énergies éolienne et solaire (en gardant à l’esprit l’importante quantité d’électricité supplémentaire à produire), comme l’option la plus compatible avec l’objectif de neutralité climatique de l’UE d’ici 2050 (lire notre article sur le sujet). Toutefois, à court et à moyen terme, il faudra avoir recours à d’autres modes de production d’hydrogène bas carbone pour réduire rapidement les émissions résultant de la production d’hydrogène actuelle et soutenir le développement d’un marché viable à grande échelle.

Pour la Commission, cette transition progressive se fera en trois étapes :

• de 2020 à 2024, l’UE soutiendra l’installation d’une capacité d’au moins 6 gigawatts d’électrolyseurs pour la production d’hydrogène renouvelable dans l’UE, avec l’objectif de produire jusqu’à 1 million de tonnes d’hydrogène renouvelable,
• de 2025 à 2030, l’hydrogène devra faire partie intégrante du système énergétique intégré de l’UE, avec une capacité d’au moins 40 gigawatts d’électrolyseurs pour la production d’hydrogène renouvelable et une production allant jusqu’à 10 millions de tonnes d’hydrogène renouvelable dans l’UE,
• de 2030 à 2050, les technologies utilisant l’hydrogène renouvelable devraient atteindre leur maturité et être déployées à grande échelle dans tous les secteurs difficiles à décarboner.

 

Estimation des coûts d’investissements et des coûts de production

Selon la Commission, l’UE est très compétitive dans le domaine des technologies de l’hydrogène propre et est bien placée pour tirer parti du développement de l’hydrogène propre en tant que vecteur énergétique au niveau mondial. La Commission estime que les investissements cumulés dans les capacités de production d’hydrogène renouvelable en Europe pourraient se situer entre 180 et 470 milliards (Md) € d’ici 2050, et dans une fourchette de 3 à 18 Md€ pour l’hydrogène bas carbone. Associée au leadership de l’UE dans le domaine des technologies liées aux énergies renouvelables, l’émergence d’une chaîne de valeur de l’hydrogène servant à de nombreux secteurs industriels et à d’autres utilisations finales pourrait permettre la création de près d’1 million d’emplois directs ou indirects (source : FCH JU (2019) Hydrogen Roadmap Europe), en retenant le scénario ambitieux d’une consommation d’hydrogène de 20 Mt [665 TWh]).

Toutefois, en ce qui concerne les coûts, l’hydrogène renouvelable et l’hydrogène bas carbone ne sont pas encore compétitifs par rapport à l’hydrogène d’origine fossile. Pour exploiter tout le potentiel de l’hydrogène, l’UE doit se doter d’une approche stratégique. L’industrie de l’UE a élaboré un plan ambitieux pour atteindre une capacité d’électrolyse de 2×40 GW d’ici à 2030 (40 GW dans l’UE et 40 GW dans les pays voisins de l’UE). Presque tous les États membres ont inclus des plans en faveur de l’hydrogène propre dans leurs plans nationaux en matière d’énergie et de climat (NECP – lire notre article sur le sujet), 26 ont désormais adhéré à « l’initiative sur l’hydrogène » (proposée par la Présidence autrichienne de l’UE et signée par 23 d’entre eux, dont la France, lors du Conseil Energie informel des 17-18 septembre 2018 – lire notre brève sur le sujet) et 14 ont intégré l’hydrogène à leur cadre d’action national pour le déploiement d’une infrastructure pour carburants alternatifs . Certains ont déjà adopté des stratégies nationales (dont la France – voir encadré ci-dessous) ou sont en train de le faire.

 

 

Aujourd’hui, ni l’hydrogène renouvelable ni l’hydrogène bas carbone (notamment l’hydrogène d’origine fossile avec CSC) ne sont compétitifs sur le plan des coûts par rapport à l’hydrogène d’origine fossile. La Commission estime actuellement que le coût de l’hydrogène d’origine fossile est d’environ 1,5 €/kg pour l’UE. Ce coût, largement tributaire des prix du gaz naturel ne tient pas compte du coût du CO₂. En ce qui concerne l’hydrogène d’origine fossile avec CSC, le coût estimé est d’environ 2 €/kg et de 2,5 à 5,5 €/kg pour l’hydrogène renouvelable (sources : IEA (2019) The Future of Hydrogen (p. 42), et sur la base de projections de prix de l’AIE pour le gaz naturel dans l’UE de 22 €/MWh, de prix de l’électricité compris entre 35 et 87 €/MWh, et de coûts de capacité de 600 €/kW). Aujourd’hui, pour rendre l’hydrogène d’origine fossile avec CSC compétitif par rapport à l’hydrogène d’origine fossile, il faudrait que les prix du CO₂ soient de l’ordre de 55 à 90 € par tonne de CO₂, alors qu’actuellement, le prix du quota de CO₂ dans le système européen d’échange de quotas d’émission de GES se situe autour de 28 € (source : : Ember, Carbon price viewer, 24/08/2020). À ce stade, toutefois, il ne s’agit que d’une estimation des coûts, étant donné qu’aucun projet de ce type n’est en construction ou en exploitation dans l’UE aujourd’hui.

 

Quoi qu’il en soit, les coûts de production de l’hydrogène renouvelable sont aujourd’hui en baisse. Les coûts des électrolyseurs ont déjà baissé de 60% au cours des 10 dernières années et les économies d’échelle devraient permettre de les diviser par deux en 2030 par rapport à aujourd’hui : sur la base d’estimations de coûts de l’AIE, de l’IRENA et de BNEF, les coûts des électrolyseurs devraient passer de 900 €/kW à 450 €/kW, voire moins, après 2030, et à 180 €/kW après 2040. Dans les régions où le coût de l’électricité d’origine renouvelable est faible, les électrolyseurs devraient être en mesure de concurrencer la production d’hydrogène d’origine fossile en 2030. Aux prix actuels de l’électricité et du gaz, l’hydrogène bas carbone d’origine fossile devrait coûter entre 2 et 2,5 €/kg dans l’UE en 2030 et l’hydrogène renouvelable entre 1,1 et 2,4 €/kg (sources : AIE, IRENA, BNEF).

 

La Commission souligne que pour atteindre les objectifs de déploiement fixés dans la stratégie d’ici à 2024 et à 2030, il est nécessaire de mettre en place un solide programme d’investissement qui garantisse la cohérence de l’aide publique entre les différents fonds de l’UE et le financement de la Banque européenne d’investissement (BEI).

 

La Commission estime que d’ici 2030, les investissements dans les électrolyseurs pourraient représenter entre 24 et 42 Md€. En outre, sur la même période, entre 220 et 340 Md€ seraient nécessaires pour développer une capacité de production d’énergie solaire et éolienne de 80-120 GW et la connecter directement aux électrolyseurs afin de fournir l’électricité nécessaire. Les investissements nécessaires pour équiper la moitié des installations existantes de systèmes de CSC sont estimés à quelque 11 Md€. En outre, les investissements qui seront nécessaires pour assurer le transport, la distribution et le stockage de l’hydrogène et pour mettre en place les stations de ravitaillement en hydrogène représentent un total de 65 Md€ (source : FCH-JU, Hydrogen Roadmap Europe (2019), en retenant le scénario ambitieux de 665 TWh d’ici à 2030).

 

L’alliance européenne pour un hydrogène propre

Afin de contribuer à la mise en œuvre de la nouvelle stratégie pour l’hydrogène, la Commission a lancé le 8 juillet 2020 l’alliance européenne pour un hydrogène propre avec des acteurs clés du secteur : Etats membres, régions, entreprises, société civile, ONG, spécialistes de l’hydrogène, communautés de recherche et de l’innovation, Banque européenne d’investissement, etc. L’alliance européenne pour un hydrogène propre vise à soutenir l’essor en Europe d’un secteur de l’hydrogène propre qui soit compétitif à l’échelle mondiale. Cette alliance, inspirée du succès de l’alliance européenne pour les batteries, constituera une réserve de projets d’investissement destinée à accroître la production et soutiendra la demande d’hydrogène propre dans l’UE.

 

Prochaines étapes

Pour faire en sorte que les technologies les moins émettrices parmi celles qui sont disponibles bénéficient de ces aides, la Commission compte proposer des normes, terminologie et certification communes, afin de définir l’hydrogène renouvelable et d’autres formes d’hydrogène, sur la base des émissions de CO₂ tout au long du cycle de vie et ce, dans le cadre de la législation en vigueur en matière de climat et d’énergie, et dans le respect de la taxonomie européenne des investissements durables (lire notre brève sur le sujet). La Commission proposera des mesures stratégiques et réglementaires visant à assurer la sécurité des investisseurs, à faciliter l’utilisation de l’hydrogène, à promouvoir les infrastructures et réseaux logistiques nécessaires, à adapter les outils de planification des infrastructures et à soutenir les investissements, notamment dans le cadre du plan de relance « Next Generation EU« .

Une liste des actions clés à mettre en œuvre, prévues par la stratégie, est présentée en annexe de celle-ci (voir pp.21-23).

 

Intégration du système énergétique

La Commission a également publié le même jour, soit le 8 juillet 2020, une stratégie pour l’intégration du système énergétique. Elle souligne que cette deuxième stratégie constituera le cadre de la transition vers une énergie verte. Le modèle actuel, qui se caractérise par une consommation d’énergie en « silos » dans les transports, l’industrie, le gaz et le bâtiment — chaque secteur possédant une chaîne de valeur, des règles, des infrastructures, une planification et des opérations qui lui sont propres, ne peut pas permettre à l’UE d’atteindre la neutralité climatique d’ici à 2050 de manière rentable; l’évolution du coût des solutions innovantes doit être prise en compte dans la manière dont l’UE exploite son système énergétique global. Il convient d’établir de nouveaux liens entre les secteurs et d’exploiter les progrès technologiques.

On entend, par intégration du système énergétique, une planification et une exploitation globales du système, associant différents vecteurs énergétiques, infrastructures et secteurs de consommation. La Commission souligne qu’un tel système, connecté et flexible, sera plus efficace et permettra de réduire les coûts supportés par la société. Par exemple, dans ce système, l’électricité alimentant les voitures en Europe pourrait provenir des panneaux solaires se trouvant sur nos toits, tandis que nos bâtiments pourraient être chauffés en utilisant la chaleur produite par une usine voisine, laquelle pourrait être approvisionnée en hydrogène propre produit à partir d’énergie éolienne en mer.

Cette stratégie repose sur trois piliers principaux :

• premièrement, un système énergétique plus « circulaire », centré sur l’efficacité énergétique. La stratégie définira des mesures concrètes pour appliquer dans la pratique le principe de « primauté de l’efficacité énergétique » et utiliser plus efficacement les sources d’énergie locales dans nos bâtiments ou communautés. Il existe un potentiel important en matière de réutilisation de la chaleur résiduelle provenant de sites industriels, de centres de données ou d’autres sources, et d’énergie produite à partir de biodéchets ou dans les stations d’épuration des eaux usées. La « vague de rénovations » constituera un volet important de ces réformes ;
• deuxièmement, une électrification directe accrue des secteurs d’utilisation finale. Le secteur de l’électricité affichant la part la plus élevée d’énergies renouvelables, l’UE devrait privilégier l’utilisation de l’électricité partout où cela est possible : par exemple, pour les pompes à chaleur dans les bâtiments, les véhicules électriques dans les transports ou les fours électriques dans certaines industries. Un réseau d’un million de points de recharge pour véhicules électriques comptera parmi les résultats visibles, de même que l’expansion de l’énergie solaire et de l’énergie éolienne ;
• pour les secteurs où l’électrification est difficile, la stratégie promeut des combustibles plus propres, notamment de l’hydrogène renouvelable et des biocarburants et biogaz durables. La Commission proposera un nouveau système de classification et de certification des combustibles renouvelables à faible teneur en carbone.

La stratégie définit 38 mesures visant à créer un système énergétique plus intégré. Elle prévoit notamment la révision de la législation en vigueur, un soutien financier, la recherche et le déploiement de nouveaux outils numériques et technologies, des orientations à l’intention des États membres en matière de mesures fiscales et la suppression progressive des subventions aux combustibles fossiles, une réforme de la gouvernance des marchés et une planification des infrastructures, et une meilleure information des consommateurs. L’analyse des obstacles existants dans ces domaines contribuera à l’élaboration de nos propositions concrètes, telles que la révision du règlement RTE-E d’ici fin 2020 ou la révision de la directive sur la taxation de l’énergie (lire notre article sur le sujet) et du cadre réglementaire du marché du gaz en 2021.

 

En savoir plus

• communiqué de la Commission,
• stratégie européenne pour l’hydrogène (en français),
• fiche questions/réponses sur la stratégie,
• fiche d’information de la Commission sur la stratégie,
• fiche d’information de la Commission sur l’Alliance européenne pour un hydrogène propre,
• réunion de lancement de l’alliance européenne pour un hydrogène propre (webcast),
• l’initiative sur l’hydrogène (déclaration de Linz du Conseil Energie informel de l’UE), 17-18 septembre 2018,
• le Partenariat international pour une économie basée sur l’hydrogène et les piles à combustible (IPHE), partenariat intergouvernemental créé en 2003 et regroupant aujourd’hui 19 pays membres (dont la France) et la Commission européenne
• BloombergNEF : Hydrogen Economy Outlook Key messages, 30 mars 2020,
• AIE : The future of hydrogen : seizing today’s opportunities, Report prepared by the IEA for the G20, Japan, 14 juin 2019. A la demande de la Présidence du G20 (Japon en 2019), l’AIE a publié un rapport sur l’hydrogène. Il s’agit d’un état des lieux du vecteur d’énergie qu’est l’hydrogène et des pistes pour réaliser son potentiel pour contribuer à la décarbonisation de l’économie. L’AIE formule sept recommandations clés pour accroître et accélérer le recours à l’hydrogène. Voir communiqué, synthèse/recommandations, rapport intégral et données/hypothèses,
• Lazard Asset Management, Hydrogen’s Role in the Green Economy, juin 2020.
• van Renssen, S. The hydrogen solution?.  Clim. Chang.(2020).
• Communication de la Commission [COM(2018) 773 final] Une planète propre pour tous. Une vision européenne stratégique à long terme pour une économie prospère, moderne, compétitive et neutre pour le climat (stratégie bas-carbone 2050 de l’UE).