La bataille de l'hydrogène "vert" bat son plein. Pour lutter contre le changement climatique, les pays sont de plus en plus nombreux à investir dans cette énergie décarbonée, produite à partir d'énergies renouvelables et donc neutre sur l'ensemble de la chaîne. Si l'hydrogène ne pollue pas en soi étant donné que sa combustion ne rejette que de la vapeur d'eau, il émet du CO2 quand des énergies fossiles sont utilisées pour sa production. On parle alors d'hydrogène "gris", lequel émet chaque année autant de CO2 que le Royaume-Uni et l'Indonésie réunis (830 millions de tonnes selon l'AIE, l'agence internationale de l'énergie).

L'hydrogène vert n'en est qu'à ses balbutiements. Son poids est en effet  extrêmement faible aujourd'hui : moins de 1% de la production mondiale d'hydrogène, qui ne représente elle-même que 2% de la consommation mondiale d'énergie. Certaines problématiques ont jusqu'alors freiné la démocratisation de l'hydrogène, notamment son stockage difficile et son transport dangereux. Et l'hydrogène vert présente une subtilité supplémentaire : il est très cher à produire, davantage encore que l'hydrogène gris. Sa production par électrolyse de l'eau coûtant environ quatre fois plus que celle d'hydrogène gris par vaporeformage du méthane.

Alors qu'Emmanuel Macron vient d'annoncer une enveloppe supplémentaire de 2 milliards d'euros (qui s'ajoute aux 7 milliards dévoilés en septembre 2020), pour doper le développement de l'hydrogène vert en France et l'intégrer dans sa stratégie énergétique nationale, un pays en fait le coeur de sa politique énergétique, au point de vouloir en exporter: l'Islande.

Vendredi 12 novembre, un colloque sur l'hydrogène vert a réuni au Sénat institutionnels et entreprises français et islandais, qui ont passé au crible les opportunités et les enjeux d'une telle source d'énergie. Présent à cette occasion, le Président islandais Guðni Jóhannesson a déclaré vouloir faire de l'hydrogène vert « le pilier clé de sa stratégie énergétique nationale ». Une rhétorique aussitôt reprise par les acteurs privés islandais du secteur, comme IDUNNH2, qui a affiché sa volonté de « faire de l'Islande le leader de l'hydrogène vert », en misant notamment sur les transports et l'exportation d'e-fuels.

L'Islande, lieu idéal pour produire de l'hydrogène vert

Face à ce constat, une question se pose légitimement : pourquoi l'Islande ? S'il est clair que d'autres pays, à l'image de la France ou encore de l'Allemagne, ont d'ores et déjà placé leurs pions pour accélérer le développement de l'hydrogène vert, l'Islande détient aujourd'hui le record mondial d'énergies renouvelables, et fait ainsi figure de précurseur en matière de transition énergétique, 100% de son électricité et de son chauffage provenant d'énergies renouvelables.

L'Islande s'est en outre fixé des ambitions environnementales fortes à court terme, à savoir : « devenir une société neutre en carbone d'ici 2040 » et « être indépendant des énergies fossiles d'ici à 2050 ». Des perspectives qui participent de sa volonté de mettre le cap sur l'hydrogène vert, un vecteur énergétique propice à accélérer la décarbonation de secteurs polluants comme les transports.

Les entreprises en sont convaincues: « l'Islande est le l'endroit idéal pour produire de l'hydrogène vert », comme l'a souligné devant le Sénat le président de QAIR - producteur indépendant d'énergies renouvelables - pour l'Islande. En cause : une configuration optimale du point de vue des ressources naturelles, et un avantage compétitif indéniable sur le plan économique. « Le système électrique renouvelable et accessible en Islande, couplé avec les ressources étendues et durables d'eau, en font la location idéale pour une production d'hydrogène vert rentable à grande échelle », a ainsi résumé la fondatrice d'IDUNNH2.

Précisément, comme l'a rappelé le coordinateur hydrogène du CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives), Laurent Antoni, « les sources géothermiques en Islande en font une location privilégiée pour l'électrolyse à haute température ».

Étant donné que l'hydrogène "vert" s'obtient par électrolyse de l'eau - un procédé de synthèse visant à utiliser de l'électricité "verte" pour extraire l'hydrogène présent dans l'eau -, la géologie de l'Islande constitue donc un atout de taille pour en obtenir.

Seul bémol de ce mode de production : il coûte « quatre fois plus cher que le vaporeformage du méthane utilisé pour produire de l'hydrogène gris » et son coût dépend du prix de l'électricité du pays. Sur cet aspect également, l'Islande se targue de posséder un point fort : son électricité à bas coût. En effet, le pays disposant de nombreuses sources d'eau chaudes de proximité accessibles quasi-gratuitement, il peut ainsi produire de l'électricité à un prix particulièrement compétitif par rapport à ses voisins européens. À titre d'exemple, l'électricité produite en Islande, issue en majorité de la géothermie et de l'hydraulique -, est aujourd'hui entre 30 et 40% moins chère que celle produite en France.

Le secteur des transports en ligne de mire

Forte de ces atouts, l'Islande entend en particulier déployer l'hydrogène sur le secteur des transports. Ainsi, alors que l'électricité et le chauffage fonctionnent déjà aux énergies renouvelables dans le pays, la plateforme de coopération sur les solutions vertes Green by Iceland a identifié les transports comme un domaine pour lequel la part d'énergies renouvelables est encore trop faible.

« Jusqu'à présent, le marché des transports - routiers, maritimes et aériens - a fonctionné avec une infime part d'énergies renouvelables; or ce secteur pourrait être décarboné avec l'hydrogène et ses différentes formes comme les e-fuels: c'est sur ce segment prometteur que l'Islande souhaite se positionner », a ainsi expliqué E. Benedikt Guðmundsson, le directeur de Green by Iceland.

Concrètement, l'hydrogène "vert" produit par électrolyse de l'eau peut être utilisé via différents procédés, comme par exemple en étant stocké dans une pile à combustible servant à alimenter une voiture, un train, ou un avion. Or la spécificité de l'Islande est qu'elle ne dispose d'aucune gare et donc d'aucun réseau ferroviaire, mais compte en revanche 98 aéroports et aérodromes, pour seulement 340.000 habitants. Faute d'un réseau routier sophistiqué - seul un tiers des 14.000 kilomètres de routes étant revêtues -, les Islandais ont pris l'habitude d'emprunter des vols domestiques pour se déplacer sur l'île. Outre l'aérien, le secteur maritime est responsable d'une large part d'émissions de gaz à effet de serre en Islande.

Le défi de la décarbonation des transports en Islande est donc de taille. L'hydrogène dans ses formes variées, incluant les combustibles synthétiques (e-fuels) comme le méthanol ou l'ammoniac, pourrait jouer un rôle clé pour y parvenir. L'ammoniac - constitué d'azote et d'hydrogène - pourrait notamment être utilisé pour les cargos, tandis que le kérosène de synthèse - conçu avec de l'hydrogène produit par électrolyse à partir d'électricité renouvelable - pourrait être utilisé pour décarboner l'aviation d'ici à 2050.

En effet, les e-fuels ont une densité énergétique supérieure à celle de l'électricité et peuvent donc être utilisés dans l'aviation et les secteurs maritimes où aucune alternative basée uniquement sur l'électricité n'a pour l'heure pu faire ses preuves. En revanche, les véhicules à hydrogène sont plus chers et nécessitent jusqu'à trois fois plus d'électricité par kilomètre que les véhicules à batterie, l'électrolyse absorbant environ 30% de l'énergie.

Optimiste, l'ambassadrice d'Islande en France Unnur Orradottir Ramette a affirmé lors du colloque que « d'ici 2050, les transports maritimes, routiers et l'aviation devraient être entièrement décarbonés grâce à l'hydrogène en Islande ».

Deuxième objectif: exporter l'hydrogène et les e-fuels

Outre la décarbonation de son économie intérieure, l'Islande souhaite également se positionner sur l'export de combustibles synthétiques (e-fuels). Le directeur de la plateforme Green by Iceland a d'ailleurs décliné la stratégie hydrogène de l'Islande comme reposant sur trois "E": expertise, transition énergétique, et... exports.

« Nous souhaitons nous concentrer sur la transition énergétique en Islande mais aussi considérer les opportunités d'exportations d'e-fuels », a ainsi avancé Hordur Arnason, le PDG de Landsvirkjun, l'entreprise nationale d'énergies renouvelables en Islande, qui produit 70% de l'énergie du pays.

Une volonté qui anime également Tomas Mar Sigurdsson, son homologue de HS ORKA, plus grande entreprise de géothermie et troisième productrice d'énergies renouvelables en Islande. Selon lui, « l'exportation d'e-fuels facilitera le financement de la demande domestique croissante en énergie » et permettra en outre de satisfaire les besoins accrus en hydrogène des pays européens.

Parmi les options de transport d'hydrogène privilégiées: adapter le réseau de gaz naturel actuel au transport de l'hydrogène, afin d'exporter l'hydrogène en grande quantité depuis les pays où son coût est faible - comme l'Islande, le Danemark ou encore le Maroc, qui a une capacité éolienne et solaire considérable - vers des pays qui souhaitent en importer (tels que l'Allemagne ou les Pays-Bas, à la différence de la France qui veut produire sur son territoire de l'hydrogène bas-carbone s'appuyant sur le nucléaire, plutôt que recourir aux importations).

Selon l'université de Delft, dont les travaux en la matière sont internationalement reconnus, la transformation des réseaux existants de gaz naturel en hydrogénoducs représente des investissements relativement limités, de l'ordre de 15% de la valeur de ces infrastructures. À date, Landsvirkjun ambitionne de développer un tel système pour exporter de l'hydrogène bas-carbone vers Rotterdam, et son PDG a redit vendredi vouloir faire de l'hydrogène vert une énergie « fiable, abordable, et durable ».

En clair, comme l'a résumé le président de France Hydrogène Philippe Boucly, « l'hydrogène ne fera pas tout, mais sans hydrogène la transition énergétique ne se fera pas ». Reste à voir si l'Islande alliera la parole aux actes et deviendra ainsi le pionnier dans le secteur de l'hydrogène vert, comme elle y aspire aujourd'hui, et quelle trajectoire adoptera la France pour développer cette filière prometteuse pour décarboner les mobilités lourdes et l'industrie.