Plusieurs technologies énergétiques ont vu le jour ces dernières années, chacune visant à réduire la dépendance aux combustibles fossiles riches en carbone et les émissions de gaz à effet de serre.
L’un des carburants considérés comme pouvant réellement faire bouger les choses au profit de la réduction des émissions de carbone au Canada est l’hydrogène. En effet, au cours des dernières décennies, l’hydrogène est devenu un combustible plus sûr et plus stable idéal pour alimenter les secteurs de l’industrie, les bâtiments et les véhicules. Il offre une véritable occasion de croissance économique dans tout le pays grâce aux ressources énergétiques renouvelables qui sont déjà exploitées ou potentiellement disponibles, comme l’énergie éolienne dans les provinces des Maritimes, l’hydroélectricité en Colombie-Britannique, au Manitoba, en Ontario et au Québec, les énergies solaires et éoliennes dans les Prairies, et les énergies éoliennes et géothermiques dans le Nord.
Créer la ressource
La science qui permet de produire de l’hydrogène vert à partir d’eau, et de l’utiliser comme source de carburant, est bien connue depuis des décennies. Toutefois, ce n’est que récemment qu’on a pris conscience des avantages de l’hydrogène par rapport aux combustibles traditionnels qui émettent du dioxyde de carbone, ce qui a entraîné le développement et l’expansion rapides des technologies de l’hydrogène pour transitionner vers un approvisionnement énergétique à faible teneur en carbone.
Le processus de base est simple : l’eau douce est purifiée, puis séparée en hydrogène et en oxygène à l’aide d’électricité selon le procédé de l’électrolyse. L’hydrogène est ensuite recueilli, nettoyé et comprimé, après quoi il peut être utilisé comme carburant ou source d’énergie, ou encore être raffiné en un dérivé tel que l’ammoniac pour le transport.
Il existe de nombreux types d’électrolyse : l’électrolyse à membrane échangeuse de protons, l’électrolyse alcaline de l’eau et l’électrolyse à membrane échangeuse d’anions sont des technologies courantes actuellement utilisées dans l’industrie. Cependant, les développeurs de technologies travaillent constamment à créer et à peaufiner de nouvelles variantes d’électrolyse afin de surmonter les défis actuels rencontrés pendant le développement de ces projets. Par exemple, on teste actuellement une technologie d’électrolyse utilisant de l’eau de mer à la place de l’eau douce en vue de l’utiliser ultérieurement dans l’industrie. Chaque type d’électrolyse présente ses propres avantages et inconvénients qu’il convient d’évaluer pour faire le meilleur choix pour un projet donné.
Alors que la technologie de l’électrolyse existe depuis des décennies, l’utilisation de sources d’énergies vertes pour produire de l’hydrogène, telle que l’électricité provenant de ressources éoliennes, solaires ou hydroélectriques, est au cœur du grand intérêt actuel de l’industrie. Lorsque cette énergie « verte » est utilisée pour produire de l’hydrogène, le produit final est une source d’énergie efficace produite sans émission de gaz à effet de serre, qui peut être transportée et utilisée n’importe où.
Non seulement la création d’hydrogène est un procédé sans émission de gaz à effet de serre, mais son utilisation est également complètement exempte d’émission de dioxyde de carbone. Lorsqu’un combustible fossile traditionnel est brûlé (selon le procédé de l’oxydation), le carbone du carburant se combine à l’oxygène, ce qui produit du dioxyde de carbone. Si l’hydrogène subit le même procédé d’oxydation (soit en brûlant, soit dans une pile à combustible), ses atomes se combinent à l’oxygène pour produire de l’eau. Plus le monde recourra à l’hydrogène pour remplacer les combustibles fossiles dans les activités quotidiennes tels que le transport ou le chauffage des bâtiments, plus les émissions de gaz à effet de serre diminueront.
Partout où de l’eau et une source d’énergie verte sont présentes, on observe un grand potentiel de production d’hydrogène vert. Le Canada est particulièrement avantagé à cet égard, car il possède la plus grande réserve d’eau douce au monde et profite d’importantes occasions d’exploiter des sources d’énergie vertes, comme les énergies éolienne, hydroélectrique et géothermique. Et s’il est possible d’utiliser de l’eau de mer dessalée, alors le nombre de zones où l’on peut produire de l’hydrogène de manière durable explose. Les régions qui choisissent de développer l’industrie de l’hydrogène peuvent envisager d’obtenir un rendement économique grâce au soutien de leurs industries locales, à la vente de l’hydrogène sur les marchés d’exportation, à la réalisation de recettes fiscales pour les gouvernements locaux et à la création d’emplois.
Une technologie qui comporte des défis
Comme pour l’adoption de la plupart des autres nouvelles technologies, il faudra relever des défis pour développer et intégrer l’hydrogène à grande échelle.
L’intérêt mondial croissant pour la transition vers l’hydrogène vert s’accompagne déjà d’enjeux liés à la chaîne d’approvisionnement pour les fabricants d’équipements clés, ce qui rend la coopération, la communication et la gestion des risques essentielles pour assurer la réalisation des projets dans les délais impartis. De même, cette transition sera exigeante pour tous les acteurs impliqués : les ingénieurs et les fabricants devront rapidement accroître leur expertise et leurs connaissances pour garantir que l’hydrogène pourra être produit et transporté efficacement et en toute sécurité. Les gouvernements devront aussi s’appuyer sur cette expertise mondiale grandissante afin de mettre en œuvre de nouveaux codes, politiques et normes pour que le secteur puisse croître au rythme de la demande. L’adoption de l’hydrogène dans le monde constituera une entreprise de taille, qui nécessitera la collaboration et la coopération de tous les acteurs impliqués.
La perception du public est un autre défi important auquel l’industrie est confrontée. Comme avec toute nouvelle technologie, l’adhésion du public ne se fera pas aveuglément, mais se méritera. Et, comme avec n’importe quelle nouvelle technologie, toute question d’atteinte potentielle à la sécurité nuira à l’acceptation générale. Pour sa part, l’industrie en plein essor a pris à cœur ces préoccupations de sécurité. Depuis longtemps, elle tient compte de la sécurité et tire des leçons qu’elle applique aux industries de l’ammoniac et de la pétrochimie pour garantir que l’hydrogène vert puisse être produit et transporté en toute sécurité, sans risque pour le public ou l’environnement. Les acteurs de tout projet relatif à l’hydrogène doivent commencer par écouter et aborder les préoccupations de la communauté ainsi que par sensibiliser le public pour lui permettre de dépasser les préjugés préexistants. Sans l’appui et l’acceptation du public, la transition à l’hydrogène vert devient considérablement plus difficile, voire impossible.
Même si l’industrie est prête à surmonter rapidement la plupart de ces défis importants et à adopter l’hydrogène vert à un rythme effréné, la coopération et la collaboration entre les gouvernements, les producteurs et le public seront déterminantes pour garantir la place qu’occupera l’hydrogène vert à court terme dans la transition énergétique.
Faire progresser l’industrie
Les dirigeants du monde entier ont clairement statué en faveur de l’adoption et de l’utilisation accrue de l’hydrogène vert dans le cadre de la transition énergétique mondiale vers des combustibles à faibles émissions de carbone. Les conclusions de l’Accord de Paris et de la conférence des Nations Unies sur les changements climatiques de Glasgow (COP21 et COP26 respectivement) ont suscité une demande mondiale d’hydrogène vert (qui devrait atteindre 660 millions de tonnes métriques d’ici 2050 [en anglais seulement]). En outre, l’instabilité croissante de la chaîne d’approvisionnement énergétique mondiale a incité les pays du monde entier à prioriser les sources d’énergie verte, qu’elles soient produites localement ou par des partenaires commerciaux fiables comme le Canada.
La transition vers des sources d’énergie propre évolue rapidement dans le monde entier, et l’hydrogène y jouera un rôle déterminant. Les cas d’utilisation de l’hydrogène sont en rapide expansion. Des cadres politiques et réglementaires sont vite mis en place. Les consommateurs d’énergie s’intéressent de plus en plus à l’utilisation de l’hydrogène pour réduire les émissions et sécuriser l’approvisionnement. La demande internationale envers l’hydrogène en tant que prochain produit énergétique principal commence à se concrétiser. En cette période d’évolution rapide, le Canada se trouve dans une position idéale pour saisir une occasion mondiale et devenir le premier fournisseur et partenaire économique d’hydrogène vert du monde.
Beverly Pilling est la responsable du marché national de l’hydrogène pour WSP.
Michael Fabrik et Steve Waldner sont ingénieurs de projet principaux chez WSP.
L’hydrogène
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