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Plaques tournantes et rayons : Étendre la portée des centres de l'hydrogène grâce à des corridors de transport propres

5 juin 2023 Domaine d'activité : carburants à zéro émission de carbone

L'hydrogène à faibles émissions est un élément essentiel de la solution au changement climatique, et il est probable qu'il jouera un rôle important dans la réalisation abordable d'une décarbonisation complète de l'économie d'ici le milieu du siècle. L'électrification permettra de réaliser une grande partie de la décarbonisation nécessaire, mais plus de 80 % de l'utilisation finale de l'énergie aux États-Unis provient des combustibles. De nombreuses utilisations actuelles des combustibles peuvent être électrifiées, mais l'électrification de certains secteurs de l'économie difficiles à abattre (tels que le transport routier lourd sur de longues distances, le transport maritime et la fabrication du fer) peut être soit commercialement impossible, soit d'un coût prohibitif. Pour ces secteurs, nous aurons besoin de carburants à zéro émission de carbone, à savoir l'hydrogène et l'ammoniac, pour parvenir à une décarbonisation complète. En conséquence, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) prévoit que la demande mondiale d'hydrogène pourrait augmenter de près de 500 % entre 2020 et 2050.

Pour catapulter les États-Unis sur la voie de la production d'hydrogène propre à l'échelle commerciale, la loi de 2021 sur l'investissement dans les infrastructures et l'emploi (IIJA) a alloué 8 milliards de dollars au ministère de l'énergie (DOE) pour financer au moins quatre centres régionaux de production d'hydrogène propre - ou H2 Hubs - dans tout le pays. Le programme est conçu pour démontrer la viabilité des nouvelles technologies de production et d'utilisation finale de l'hydrogène propre, et pour faire baisser radicalement le coût de production.  

Un centre d'hydrogène propre est un réseau d'infrastructures situé au même endroit et nécessaire à la production, au transport, au stockage et à l'utilisation d'hydrogène propre sur un marché régional fonctionnel. Le programme vise à démontrer la production locale et l'utilisation finale de l'hydrogène et à créer une économie de l'hydrogène synergique et connectée à travers les États-Unis.  

Parallèlement au programme H2 Hubs du DOE, le DOE et le ministère des transports (DOT) prennent plusieurs mesures supplémentaires pour promouvoir le déploiement de camions alimentés à l'hydrogène et de navires alimentés à l'ammoniac, notamment le National Alternative Fuel Corridors Program de l'IIJA - un élément du programme de subventions concurrentielles pour l'infrastructure de chargement et de ravitaillement de 2,5 milliards de dollars qui est conçu pour soutenir la mise en place de projets d'infrastructure de chargement et de ravitaillement propres le long des corridors désignés pour les carburants alternatifs du National Highway System (réseau routier national).  

Les corridors de transport propre comprennent des itinéraires permettant aux poids lourds fonctionnant à l'hydrogène de transporter leur fret à travers plusieurs États, provinces, voire pays, ainsi que des itinéraires de navigation transocéanique pour les navires fonctionnant à l'ammoniac. À l'avenir, les corridors propres comprendront également les itinéraires des compagnies aériennes desservies par des avions fonctionnant à l'hydrogène ou à d'autres sources d'énergie ( carburants à zéro émission de carbone). Les corridors de transport propres seront nécessaires pour transformer les centres H2 en un réseau, permettant à l'hydrogène et à d'autres ressources de circuler entre les centres et créant simultanément une demande régulière d'hydrogène pour alimenter les corridors de transport eux-mêmes.  

Passer de la concurrence à la connexion entre les plaques tournantes H2  

CATF a déjà publié un article sur les éléments que les différents centres devraient privilégier lors de l'élaboration de leurs propositions au ministère de l'énergie, notamment les filières de production à faible teneur en carbone, les utilisations finales difficiles à décarboniser, la création d'avantages pour la communauté et l'environnement local, et la viabilité économique à long terme.  

Le 7 avril 2023, les demandes finales ont été soumises par les développeurs de centres dans tout le pays qui espèrent recevoir un financement du ministère de l'énergie. Le processus de candidature pour le programme DOE Regional Clean Hydrogen Hubs est long et les candidats sont récemment entrés dans une nouvelle phase - la période d'attente entre la soumission de la candidature et les négociations et sélections pour l'attribution du prix. Jusqu'à ce stade du processus, l'attention et le sentiment entre les candidats ont été compétitifs, avec plus de 20 projets de centres connus en compétition pour 8 milliards de dollars de financement à répartir entre les 4 à 10 centres qui seront sélectionnés par le ministère de l'énergie. Au fur et à mesure que les sélections et les négociations évoluent au cours du printemps, de l'été et de l'automne, nous nous attendons à voir des propositions de production plus tangibles, des accords avec des tiers, de solides efforts d'engagement communautaire, ainsi qu'une collaboration et une coordination accrues entre les différents projets de centres.  

En plus d'être spécifique à chaque proposition de hub, cette phase du programme crée une opportunité pour les développeurs de hubs et le Département de l'Energie de commencer à penser en collaboration. Une planification proactive visant à relier les hubs peut renforcer les propositions individuelles et améliorer les chances de succès à long terme du programme collectif H2 Hubs. Comme le souligne le rapport Clean Hydrogen Liftoff du ministère de l'énergie, le développement d'une "infrastructure intermédiaire" sera crucial pour amener l'hydrogène à l'échelle commerciale. Pour le programme H2 Hubs, cette infrastructure intermédiaire comprendra le stockage de l'hydrogène, le stockage du carbone et l'infrastructure de transport. La capacité à transporter l'hydrogène de manière efficace et sûre entre les hubs - tout en minimisant les fuites d'hydrogène tout au long du processus - sera un élément essentiel du programme H2 Hubs. Il est possible de créer un réseau national qui permette simultanément la distribution et le ravitaillement en hydrogène dans tout le pays, tout en stimulant la demande d'hydrogène et en créant des avantages pour les communautés.  

L'importance de relier les corridors de transport propre et les hubs H2 

Les corridors de transport propres ont le potentiel de renforcer la viabilité économique des centres H2 et de créer des avantages pour les communautés. Jusqu'à présent, le Congrès et le ministère américain de l'énergie se sont principalement concentrés sur les politiques relatives à l'offre d'hydrogène, notamment le programme régional de pôles d'hydrogène propre et le crédit d'impôt pour la production d'hydrogène (45V). Récemment, l'attention a commencé à se porter sur les mesures relatives à la demande qui pourraient aider à donner aux développeurs de plateformes la certitude qu'il y aura des acheteurs pour l'hydrogène qu'ils produisent. Les investissements du DOE et du DOT dans le développement de corridors de transport propres et alimentés à l'hydrogène contribueront à la certitude de la demande pour les centres H2 de deux manières :  

  1. Les corridors de transport propres qui accueillent des camions et des navires fonctionnant à l'hydrogène ou avec des carburants à base d'hydrogène élargiront le marché de l'hydrogène à faible teneur en carbone en augmentant la demande au-delà des consommateurs industriels qui sont généralement situés à proximité des sites de production d'hydrogène. 
  1. Les corridors étendront également la portée géographique des centres H2 en augmentant la demande d'hydrogène décarbonisé le long des rayons - c'est-à-dire des autoroutes et/ou des routes maritimes - qui relient chaque région du centre à d'autres villes et à d'autres ports.     

En outre, les corridors de transport propres jouent un rôle important non seulement dans la réduction des émissions nocives deCO2, mais aussi dans la réduction des polluants atmosphériques conventionnels provenant des camions à moteur diesel, qui affectent de manière disproportionnée les communautés de justice environnementale à travers le pays. En évaluant les avantages qu'ils peuvent apporter aux communautés proches et lointaines, les centres H2 devraient envisager les itinéraires de transport partant de leurs centres qui pourraient devenir des corridors de transport propre alimentés à l'hydrogène et devraient commencer à évaluer les avantages en matière de santé publique qui pourraient en résulter pour les communautés.  

Les premiers bénéficiaires du programme de subventions pour les corridors de transport propre du DOE et du DOT ont été annoncés en février et comprennent plusieurs bénéficiaires axés sur le développement de corridors de transport propre alimentés à l'hydrogène :  

  • CALSTART : East Coast Commercial ZEV Corridor le long du corridor de fret I-95, de la Géorgie au New Jersey.  
  • Cummins Inc : MD-HD ZEV Infrastructure Planning with Focus on I-80 Midwest Corridor serving Indiana, Illinois, and Ohio.  
  • GTI Energy : Projet de corridor hydrogène Houston-Los Angeles (H2LA)-I-10.  
  • Université d'État de l'Utah : Wasatch Front Multi-Modal Corridor Electrification Plan for the Greater Salt Lake City Region (Plan d'électrification du corridor multimodal de Wasatch Front pour la région de Salt Lake City).  

CATF voit une opportunité clé pour les H2 Hubs et les bénéficiaires de subventions pour les corridors propres de se coordonner pour développer un réseau d'hydrogène interconnecté à travers les États-Unis.  

Imaginer des pôles reliés par des corridors de transport propre  

Étant donné qu'environ la moitié de la production d'hydrogène aux États-Unis a lieu actuellement sur la côte du Golfe du Mexique, supposons que l'exemple de plate-forme d'hydrogène illustré dans le graphique ci-dessus se trouve dans la région de Houston. Si un centre basé à Houston était sélectionné, il y aurait au moins trois et au plus neuf autres centres d'hydrogène en cours de développement aux États-Unis, conformément aux exigences de la disposition de l'IIJA relative aux centres régionaux d'hydrogène propre. En d'autres termes, le centre hypothétique de Houston n'est pas le seul de son genre, et un camion à hydrogène qui fait le plein à Houston n'est pas limité à des livraisons locales. Il y a d'autres endroits où il pourrait transporter son fret, si ces endroits - et les routes le long du chemin - disposent également d'une capacité de ravitaillement en hydrogène.  

Si une plaque tournante à Chicago et dans la région Upper Midwest/Great Lakes était également choisie, la possibilité de transporter des marchandises entre Houston et Chicago et les points intermédiaires améliorerait le cas d'utilisation des camions à hydrogène achetés dans ces régions, ce qui profiterait aux fabricants de camions à hydrogène, aux producteurs d'hydrogène à faible teneur en carbone et, plus pertinemment, à la qualité de l'air et au climat. 

Le succès de ce corridor de l'hydrogène propre Houston-Chicago pourrait être reproduit avec des corridors reliant ces régions à d'autres hôtes potentiels de centres régionaux de l'hydrogène propre soutenus par le gouvernement fédéral. Une fois qu'il y aura des installations de production d'hydrogène dans des endroits comme Los Angeles, la Nouvelle-Orléans et New York, ainsi que des stations de ravitaillement en hydrogène le long des autoroutes inter-États qui les relient, la viabilité des camions à hydrogène s'améliorera considérablement, le marché de l'hydrogène à faibles émissions augmentera et les deux secteurs bénéficieront d'économies d'échelle de plus en plus importantes. 

Un processus similaire pourrait être mis en œuvre dans le secteur du transport maritime. Si l'on reprend l'exemple de Houston, l'hydrogène à faible teneur en carbone pourrait être utilisé pour produire de l'ammoniac, qui servirait à alimenter les navires transocéaniques. Ce modèle ne fonctionne toutefois que si un nombre croissant de ports dans le monde mettent en place des installations d'avitaillement en ammoniac à faibles émissions. 

Si un navire alimenté à l'ammoniac qui quitte Houston peut se ravitailler sur d'autres marchés importants, l'analyse de rentabilité des navires alimentés à l'ammoniac s'améliore considérablement. Ces autres marchés pourraient être d'autres bénéficiaires potentiels du financement de l'U.S. H2 Hub (par exemple, Los Angeles, Hawaï, le nord-ouest du Pacifique ou New York), mais peut-être plus important encore, il pourrait s'agir de marchés mondiaux tels que Singapour et Shanghai, Anvers et Rotterdam, ou Jebel Ali et Alexandrie, ce qui positionnerait les États-Unis en tant qu'exportateur d'ammoniac à faibles émissions et élargirait les marchés d'écoulement potentiels. Simultanément, la demande de combustible de soute à l'ammoniac émanant de la nouvelle flotte de navires compatibles avec l'ammoniac améliore la viabilité et la résistance des systèmes de production d'hydrogène à faibles émissions sur ces marchés. Comme dans l'exemple du camionnage décrit ci-dessus, la combinaison de centres d'hydrogène propre et de corridors de transport alimentés à l'ammoniac renforce les arguments en faveur de la production et de la demande. 

Conclusion : Comment le DOE et les développeurs de plateformes peuvent-ils soutenir le développement de corridors de transport propres ?  

L'établissement de liens synergiques entre les hubs H2 et les corridors de transport routier et maritime propres nécessite des investissements multi-marchés de la part des fournisseurs de carburant, des propriétaires de flottes et d'autres acteurs du marché, le soutien et la coordination des agences fédérales et des États, ainsi qu'une contribution et une surveillance constructives de la part des communautés, des ONG et des universités. 

Comme indiqué ci-dessus, le DOE, le DOT et d'autres agences gouvernementales américaines travaillent sur plusieurs fronts pour mettre en œuvre les dispositions clés de l'IIJA et de l'Inflation Reduction Act qui soutiendront le déploiement de technologies de production et d'utilisation d'énergie propre, y compris l'hydrogène et les véhicules à zéro émission. Il est toutefois possible de faire davantage pour garantir la bonne coordination des programmes H2 Hubs et Clean Corridors. Les sept bénéficiaires de subventions du programme du DOE et du DOT "visant à accélérer la création de corridors pour les véhicules à zéro émission" couvrent des réseaux routiers dans tout le pays et, dans le même temps, presque tous les États américains sont représentés dans les projets de corridors proposés au programme H2 Hubs du DOE. On ne sait pas encore dans quelle mesure les sept projets de corridors financés correspondent géographiquement aux projets de centres régionaux d'hydrogène, car les bénéficiaires du financement du programme Regional Clean Hydrogen Hubs ne seront pas annoncés avant la fin de l'année. 

Un travail substantiel sur les centres H2 est déjà en cours dans certaines des régions candidates et peut se poursuivre indépendamment des décisions de financement du ministère de l'environnement. Par conséquent, CATF est en contact avec le DOE, les développeurs de centres d'hydrogène, les entreprises de transport routier et d'autres acteurs pour mettre en lumière les possibilités d'établir un lien constructif entre le développement de corridors propres et le développement de centres d'hydrogène. Nous encourageons les développeurs de projets H2 Hub à chercher des moyens d'intégrer les plans de corridors propres dans leur stratégie, notamment en impliquant des entités telles que Cummins, GTI Energy, CALSTART et Utah State University qui ont reçu des subventions initiales de corridors propres du DOE et prévoient de soutenir l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène dans le cadre de leurs projets.    

Compte tenu de l'importance probable de l'hydrogène pour la décarbonisation des poids lourds longue distance, le DOE et le DOT devraient tenir compte du développement des Hub H2 lorsqu'ils déterminent quand et comment étendre le programme des corridors propres, et les agences devraient donner la priorité au développement de l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène le long des itinéraires qui traversent les régions des Hub H2. En outre, les candidats au programme H2 Hub et le ministère de l'énergie devraient examiner comment les corridors propres peuvent être exploités pour améliorer la sécurité de la demande et créer des avantages significatifs pour les communautés. Lorsque les sélections seront annoncées à l'automne, CATF se réjouit de collaborer avec les bénéficiaires de subventions pour les corridors propres, les lauréats du Hub H2 et d'autres parties prenantes pour soutenir le développement d'un écosystème d'hydrogène propre connecté à travers les États-Unis.  


Veuillez contacter Anna Menke([email protected]), Senior Hydrogen Hubs Manager, ou Jonathan Lewis ([email protected]), directeur de la décarbonisation des transports, pour toute question ou commentaire sur les centres d'hydrogène et les corridors de transport. 

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