carburants à zéro émission de carbone pour décarboniser l'énergie mondiale
Pour parvenir à une transformation complète du système énergétique mondial et atteindre les objectifs climatiques mondiaux d'ici à 2050, il est essentiel que le monde s'éloigne des sources d'énergie fossiles non exploitées pour se tourner vers des alternatives sans carbone dans tous les secteurs.
Alors que nous nous frayons un chemin vers la décarbonisation mondiale, nous avons besoin d'un portefeuille d'options pour atteindre les objectifs climatiques. Cela signifie que toutes les technologies doivent être sur la table afin que nous puissions décarboniser de manière efficace et efficiente chaque composante du système énergétique et réduire les risques liés à la transition énergétique. L'électricité propre, dispatchable et abordable, carburants à zéro émission de carbone, et d'autres innovations et technologies doivent faire partie de la boîte à outils et être intégrées dans le débat politique, afin que des objectifs et des activités clairs puissent être mis en œuvre pour faire progresser toutes les technologies climatiques nécessaires.
En ce qui concerne l'approvisionnement énergétique mondial actuel, le monde n'est pas en voie d'atteindre les objectifs climatiques fixés et les émissions continuent d'augmenter. Les sources d'énergie fossiles fournissent encore 78,5 % de la demande d'énergie primaire de l'économie mondiale. Les décideurs politiques se sont largement concentrés sur la décarbonisation du réseau électrique et sur la réduction des émissions provenant des transports par l'électrification et l'efficacité énergétique. Toutefois, cela ne suffira pas. Il faut également s'attaquer à la décarbonisation complète des transports et de l'industrie lourde.
Aujourd'hui, les carburants constituent un élément important du système énergétique mondial, et cela restera probablement le cas pendant plusieurs décennies, car ils sont nécessaires pour les parties du système les plus difficiles à modifier : l'industrie lourde et les transports lourds. Cela signifie qu'il faut passer des combustibles fossiles à des solutions de rechange décarbonisées, telles que l'hydrogène et l'ammoniac produits par des méthodes bénéfiques pour le climat. CATF se concentre sur ces combustibles, car ils ne contiennent aucune molécule de carbone, ce qui les rend "zéro carbone" au point d'utilisation, et, comparés aux batteries, ils sont très denses en énergie.
L'importance des carburants
La nécessité d'une énergie avancée à faible teneur en carbone, au-delà de l'électricité, est largement reconnue. La littérature sur la transition énergétique montre que celle-ci impliquera la mise à l'échelle rapide d'un éventail de technologies climatiques. Par exemple, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) inclut tous les combustibles et toutes les technologies pour parvenir à des émissions nettes nulles au niveau mondial d'ici à 2050.
Dans ce scénario, la part de l'électricité (décarbonisée) dans la consommation finale d'énergie à l'échelle mondiale passe de 20 % en 2020 à 50 % en 2050. La contribution totale des combustibles diminue au fil du temps, mais les combustibles décarbonisés jouent toujours un rôle très important en 2050, et les combustibles à base d'hydrogène constituent une composante essentielle du mélange.
En fait, les scénarios énergétiques futurs prévoient une multiplication par près de cinq de la demande mondiale d'hydrogène par rapport aux niveaux actuels. Le scénario NZE de l'AIE prévoit une croissance de 90 Mt/an à 530 Mt/an d'ici 2050, y compris l'hydrogène provenant de l'électricité et du gaz naturel avec captage et stockage du carbone (avec une répartition de 62/38 % respectivement en 2050), car les deux seront nécessaires pour répondre à l'ampleur de l'approvisionnement énergétique décarbonisé.
La consommation mondiale de combustibles est largement déterminée par le secteur des transports, les installations industrielles et les centrales électriques. La décarbonisation de ces secteurs nécessite une combinaison de technologies et de méthodes. Les différents pays et secteurs sont susceptibles de choisir les solutions les plus adaptées à leur situation.
Le passage à carburants à zéro émission de carbone, comme l'hydrogène et l'ammoniac, est considéré comme une composante essentielle des voies de décarbonisation et, en 2050, il contribuera à plus de 20 % de la réduction annuelle des émissions mondiales. La consommation d'hydrogène et d'ammoniac devrait connaître une croissance significative dans plusieurs secteurs, car ces carburants à zéro émission de carbone sont essentiels dans les secteurs difficiles à électrifier, comme l'industrie lourde et les transports lourds.
L'optionalité accélérera la transition vers carburants à zéro émission de carbone
L'Union européenne (UE) s'est fixé un objectif de réduction des émissions de 55 % d'ici à 2030. En 2019, elle a atteint une réduction de 24 % depuis 1990. Alors que les émissions industrielles ont déjà atteint un plateau depuis plus de dix ans, les émissions des secteurs clés qui dépendent fortement des carburants, comme le secteur des transports, ont en fait augmenté.
Au sein de l'UE, l'hydrogène produit par des électrolyseurs alimentés par de l'électricité renouvelable (l'hydrogène "vert") reste la priorité. Bien que cette stratégie soit louable et doive être soutenue, elle ne remplacera pas les combustibles fossiles assez rapidement pour éviter les pires effets du changement climatique. L'Europe est engagée dans une course à la construction d'énergies renouvelables suffisamment rapide pour décarboniser le réseau électrique. Elle pourrait donc ne pas disposer de l'électricité renouvelable supplémentaire nécessaire pour produire des volumes significatifs d'"hydrogène vert" à court terme.
L'autre option, la production d'hydrogène à partir de gaz naturel avec captage et stockage du carbone, souvent appelée hydrogène "bleu" ou, dans la nomenclature de la Commission européenne, hydrogène "à faible teneur en carbone", présente de nombreux défis.
Tout d'abord, il y a le potentiel d'une quantité importante d'émissions en amont sous forme de méthane. Les scientifiques estiment que le méthane peut dominer les émissions associées à l'hydrogène bleu, même à des taux élevés de capture du carbone, comme vous pouvez le voir sur le graphique ci-dessous.
Le méthane est un gaz à effet de serre 80 fois plus puissant que leCO2 sur une échelle de PRG de 20 ans et il est fui et évacué tout au long de la chaîne d'approvisionnement en gaz naturel fossile. L 'élimination des émissions de méthane est peut-être l'action climatique la plus urgente de cette décennie en raison de son impact massif à court terme sur le réchauffement. Heureusement, des recherches de pointe montrent que des réductions importantes sont possibles grâce à des technologies déjà disponibles, à des coûts faibles ou nuls. Ces changements doivent être mis en œuvre au niveau mondial, que l'on utilise ou non du gaz naturel pour produire de l'hydrogène bleu.
Deuxièmement, l'extraction de l'hydrogène du gaz naturel entraîne inévitablement des émissions deCO2 dont il faut tenir compte. Pour y remédier, les usines d'hydrogène à faible teneur en carbone doivent adopter la technologie de captage et de stockage du carbone, qui empêche le dioxyde de carbone de pénétrer dans l'atmosphère en le stockant de manière permanente dans des formations géologiques profondes. Le captage et le stockage du carbone fonctionnent de manière sûre et efficace depuis de nombreuses années, et il est possible de construire aujourd'hui, à l'aide de technologies commerciales, des installations de production d'hydrogène permettant un captage global du carbone de 90 % ou plus.
Avec des taux de fuite de méthane beaucoup plus faibles et le déploiement d'unités de captage du carbone avec des taux de captage élevés, il est possible de produire de l'hydrogène avec une réduction de 70 % ou plus des émissions de gaz à effet de serre par rapport à la production à l'état brut d'hydrogène issu du reformage du gaz naturel, qui représente la majorité de l'hydrogène produit aujourd'hui. Toutefois, de tels taux de captage doivent encore être prouvés à grande échelle. Comme pour toute autre nouvelle technologie climatique, il existe des risques que les réductions d'émissions promises ne se concrétisent pas, et plusieurs groupes ont résisté aux tentatives d'intégrer le captage et le stockage du carbone dans le mix technologique en raison de ces risques. CATF fait pression sur les décideurs politiques pour qu'ils adoptent des normes strictes pour ce qui est de l'"hydrogène à faible teneur en carbone" afin de réduire les émissions le plus rapidement possible.
L'hydrogène pourrait permettre aux économies à fortes émissions de devenir des économies décarbonisées
L'une des principales raisons pour lesquelles de tels taux de captage n'ont pas encore été démontrés est que l'industrie ne les a pas vraiment déployés à grande échelle. Alors que l'activité de piégeage et de stockage du carbone est en pleine croissance, avec plus de 40 millions de tonnes de capacité de piégeage annuelle désormais opérationnelle dans le monde, la plupart des énergies fossiles restent inchangées.
À peine 0,6 % de l'hydrogène d'origine fossile produit aujourd'hui fait appel à la technologie de captage et de stockage du carbone, et encore moins à l'électricité renouvelable. Sans la pression exercée par les politiques pour augmenter la production d'hydrogène à faible teneur en carbone, les producteurs n'ont aucune raison de réduire les émissions de l'hydrogène "gris" produit à partir de combustibles fossiles, que nous utilisons en grande majorité aujourd'hui.
Au début de l'année, dans un discours destiné aux producteurs potentiels de carburant à faible teneur en carbone des pays voisins, le vice-président de la Commission européenne, Frans Timmermans, a déclaré que "l'Europe ne sera jamais capable de produire son propre hydrogène en quantité suffisante." Cette déclaration est caractéristique de la compréhension croissante de la nécessité d'une coopération transfrontalière pour accélérer la transition vers un hydrogène à faible teneur en carbone. L'Europe et l'Asie resteront probablement des importateurs nets, au moins jusqu'en 2050, et les deux régions doivent collaborer avec les exportateurs potentiels pour atteindre les volumes dont leurs entreprises et leurs citoyens auront besoin.
Les pays du Golfe, par exemple, exportent actuellement environ 80 % de leur pétrole brut vers l'Asie (13 millions de BPD), et les flux de pétrole brut vers l'Asie devraient encore augmenter. La croissance de la population et la demande du marché doivent également être prises en compte lorsque nous traçons la voie vers la décarbonisation mondiale. 883 millions de citoyens indiens devraient rejoindre les rangs de la classe moyenne entre 2020 et 2030, soit la plus forte croissance et la plus forte contribution à la croissance de la classe moyenne asiatique. Cela offre une énorme opportunité de collaboration autour de la conversation carburants à zéro émission de carbone .
Les grands producteurs de combustibles fossiles, tels que ceux du Moyen-Orient et de l'Afrique du Nord (MENA), disposent d'avantages considérables qui pourraient leur permettre de devenir des fournisseurs d'énergie propre et de répondre aux divers besoins de nombreux secteurs et pays. CATF a documenté cette opportunité dans un rapport historique sur 2022, Prêt à prendre la tête : comment le Moyen-Orient et l'Afrique du Nord peuvent accélérer la transition énergétique mondiale.
Dans ce nouveau monde, le Moyen-Orient pourrait devenir une nouvelle plaque tournante pour les carburants décarbonés, réduisant les émissions liées à la production de combustibles fossiles tout en fournissant de l'énergie propre aux industries qui ont le moins progressé vers les objectifs climatiques au cours des vingt dernières années. C'est le genre de scénario gagnant-gagnant qui contribuera à stimuler l'action à l'échelle mondiale et CATF s'engage à travailler au-delà des frontières pour qu'il se réalise.
