Quand l'hydrogène à faibles émissions est-il vraiment à faibles émissions ? CATFLe nouvel outil de la Commission européenne permet d'y voir plus clair

L'hydrogène à faibles émissions apparaît comme un élément essentiel des stratégies de décarbonisation dans le monde entier. L'hydrogène séduit par sa polyvalence en tant que matière première industrielle indispensable et en tant que carburant sans carbone dans les secteurs de l'économie qui sont particulièrement difficiles à électrifier. On parle parfois de secteurs "sans regrets", c'est-à-dire de secteurs où l'hydrogène sera essentiel pour achever les processus industriels, ou dans lesquels il n'existe pas d'autres options de décarbonisation efficaces sur le plan énergétique ou rentables.  

Cependant, alors que les gouvernements introduisent une législation visant à promouvoir le développement de l'hydrogène propre, il est essentiel que les émissions provenant de l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement de l'hydrogène proposée - y compris la production et le transport de l'hydrogène - ne contrebalancent pas ses avantages. Pour illustrer ce point, CATF a développé l'outil d'analyse du cycle de vie de l'hydrogène (_H2DLAT), qui permet aux utilisateurs de calculer et de comparer les émissions des différentes filières de production et de transport de l'hydrogène. 

Comment les différentes juridictions définissent-elles l'hydrogène propre ? 

Compte tenu de l'ambition d'augmenter la production d'hydrogène propre, les régulateurs du monde entier élaborent des définitions juridiques de ce qui constitue un hydrogène "propre", "renouvelable" ou "à faible teneur en carbone". 

Un élément clé de ces définitions est la portée des émissions prises en compte (voir figure 1). La plupart des définitions considèrent uniquement les émissions liées à la production d'hydrogène - qui peut elle-même varier en fonction du processus - et ne tiennent pas compte des émissions liées au transport de l'hydrogène. Cette focalisation limitée sur la production est contre-productive car, selon la manière dont l'hydrogène est transporté, les émissions totales du cycle de vie peuvent égaler ou dépasser celles provenant de la production d'hydrogène, annulant potentiellement les avantages de l'utilisation d'un hydrogène propre. 

Dans l'UE, la directive sur les énergies renouvelables (RED) et la future directive sur les marchés de l'hydrogène établissent les définitions fondamentales de l'hydrogène "renouvelable" et "à faible teneur en carbone". Par exemple, pour que l'hydrogène soit considéré comme "renouvelable", ses émissions de gaz à effet de serre doivent être inférieures d'au moins 70 % à celles d'un combustible fossile de référence, en tenant compte de l'ensemble du cycle de vie, de la production à la consommation, en incluant notamment le transport. 

Bien qu'il n'existe pas de définition officielle de l'hydrogène "propre" aux États-Unis, il existe des politiques qui font qu'il est important de déterminer avec précision les émissions du cycle de vie de l'hydrogène. Les producteurs d'hydrogène ne peuvent prétendre au crédit d'impôt pour la production d'hydrogène propre (Section 45V) prévu par la loi sur la réduction de l'inflation (Inflation Reduction Act) que si les émissions du cycle de vie de l'hydrogène produit sont inférieures à 4 kg_CO2e/ kg_H2. Le même seuil de 4 kg_CO2e/ kg_H2 est utilisé dans la norme de production d'hydrogène propre, qui est utilisée par le ministère de l'énergie pour évaluer les demandes relatives à ses programmes sur l'hydrogène, tels que les centres régionaux d'hydrogène propre. Toutefois, contrairement à la définition de l'UE, les limites de ces calculs d'émissions aux États-Unis sont "well-to-gate", ce qui signifie qu'elles ne couvrent que la production d'hydrogène elle-même et excluent le transport de l'hydrogène.  

Qu'est-ce que H2DLAT ? 

Pour mieux comprendre les émissions potentielles des différentes filières de production et de transport de l'hydrogène et leur alignement sur les seuils internationaux, CATF a développé H2DLAT, qui vise à couvrir les principales sources d'émissions tout au long du cycle de vie de l'hydrogène fourni, y compris : 

• Intrants : émissions provenant des matières premières et des sources d'énergie, y compris les émissions en amont des sources d'énergie renouvelables et du gaz naturel. 

• Procédés : émissions associées aux procédés de production d'hydrogène, y compris le dioxyde de carbone (_CO2) produit à partir de la matière première dans les voies d'acheminement du gaz naturel et les émissions provenant des sources d'énergie pour faire fonctionner le reformeur et l'unité de captage et de stockage du carbone (CSC).  
• Transport : émissions dues à la conversion et à la reconversion du vecteur hydrogène (chaleur et électricité), émissions dues à l'expédition, au camionnage et au transport par pipeline, et fuites d'hydrogène dues à la conversion et à la reconversion pendant le transport. 

Il existe quelques exemptions de sources d'émissions dans l'outil web. Les émissions provenant de la construction, de la fabrication et du déclassement des équipements sont exclues en raison de leur impact relativement mineur par rapport à d'autres sources, à l'exception de celles associées aux énergies renouvelables. Les émissions en amont des sources d'énergie renouvelables sont prises en compte car elles constituent la seule composante des émissions de ces sources d'énergie et ne sont généralement pas négligeables, en particulier si on les compare aux émissions provenant de la fabrication des reformeurs de méthane, par exemple (bien que pour les contextes politiques qui ne prennent pas en compte les émissions de fabrication en amont des énergies renouvelables, cet ajout puisse être contourné en sélectionnant "zéro carbone" comme source d'électricité dans l'outil). Les émissions liées au stockage de l'hydrogène et à sa distribution à l'utilisateur final dépassent également le champ d'application de l'outil web, car elles peuvent varier considérablement en fonction du cas d'utilisation spécifique. 

Pour plus de détails sur l'outil web, y compris les hypothèses, la portée et les diverses considérations concernant les sources de gaz naturel, le CSC et l'électrolyse, veuillez vous référer au "Document de référence" publié parallèlement à l'outil. Les utilisateurs ont également accès aux données d'entrée utilisées. 

Principaux enseignements 

Pour que l'hydrogène propre remplisse son rôle de solution de décarbonisation dans les secteurs difficiles à abattre, il est essentiel de prendre en compte les émissions tout au long de sa chaîne de valeur. Négliger les émissions importantes du cycle de vie peut fausser notre perception du caractère bénéfique pour le climat de l'hydrogène que nous utilisons. 

Les importations/exportations d'hydrogène font l'objet d'un débat à l'échelle mondiale, dont certaines pourraient s'étendre à d'autres continents. Pourtant, de nombreux systèmes de certification de l'hydrogène et de nombreuses réglementations se concentrent uniquement sur les émissions générées lors de la production d'hydrogène. Le décalage entre les systèmes de certification et nos attentes en matière d'importation et d'exportation est évident et doit être corrigé avant que des volumes importants d'hydrogène ne soient échangés d'un continent à l'autre. 

Lorsque les émissions globales associées à l'hydrogène livré dépassent de manière significative celles de sa production, on peut se demander si le fait de compter sur de l'hydrogène transporté à l'autre bout du monde, même s'il est issu d'énergies renouvelables, est vraiment la stratégie de décarbonisation la plus efficace. Il serait très problématique et contre-productif pour les efforts de décarbonisation que nous finissions par utiliser de l'hydrogène importé dont les émissions sont plus élevées que celles de l'hydrogène gris conventionnel produit localement et que nous qualifions de "propre". En élargissant la portée des émissions du cycle de vie de l'hydrogène pour tenir compte du transport, l'outil H2DLAT peut fournir des informations précieuses et soutenir une prise de décision efficace. 

CATF collabore étroitement avec les principales parties prenantes de l'industrie, des universités et des gouvernements pour plaider en faveur de l'inclusion de toutes les émissions tout au long de la chaîne de valeur de l'hydrogène fourni dans les systèmes internationaux de certification de l'hydrogène. Cet effort comprend l'intégration d'estimations claires, crédibles et réalistes des émissions de méthane en amont. CATF se réjouit de la poursuite des travaux visant à garantir que l'hydrogène propre est correctement pris en compte afin qu'il puisse contribuer à la décarbonisation des secteurs "sans regrets" de nos économies.