Article rédigé par Sagar Kancharla, Elena Ezquerra Silva et Nathan Koshka
Les communautés rurales et éloignées font face à un défi commun : avoir accès à une énergie fiable et abordable là où les réseaux traditionnels ne se rendent pas. Compte tenu des climats extrêmes du Canada et des grandes distances qui séparent ses villes, les solutions adoptées ici peuvent aussi s’appliquer à des communautés éloignées du monde entier.
Alors que le Canada s’efforce d’atteindre la carboneutralité d’ici 2050, il faut étudier des solutions énergétiques de rechange pour réduire la dépendance au diesel importé dans les communautés éloignées. Décarboner les communautés éloignées et nordiques nécessitera une combinaison de solutions adaptées aux conditions et aux priorités locales. Pour réduire la dépendance au diesel, il faudra donc allier l’efficacité énergétique, l’utilisation intelligente de l’énergie, les énergies renouvelables, les solutions de stockage et les technologies émergentes au sein de systèmes intégrés.
Dans cette transition, l’hydrogène émerge comme une option complémentaire qui permet un stockage saisonnier et renforce la fiabilité toute l’année, en plus d’une autonomie locale accrue par l’utilisation d’énergies renouvelables et de batteries.
WSP a réalisé une étude nationale pour le compte de Ressources naturelles Canada (RNCan) afin de démontrer comment l’hydrogène peut renforcer la résilience, réduire les émissions et soutenir une transition énergétique menée par la communauté. L’étude aborde des considérations techniques, économiques et politiques.
L’importance de l’hydrogène pour les communautés éloignées
N’étant pas reliées aux principaux réseaux gaziers et de distribution électrique du Canada, la plupart des communautés nordiques ont longtemps eu recours au diesel pour générer de l’électricité. L’utilisation du diesel s’est poursuivie, puisqu’il s’agit d’une option familière, facile à acheminer et historiquement fiable pour traverser de longs hivers. Cependant, son utilisation pose certains défis importants, notamment :
- Coûts de transport : le diesel doit être transporté sur de longues distances, par voie terrestre, maritime ou aérienne, et pour certaines communautés, un seul chargement annuel est possible, augmentant les coûts pour les utilisateurs finaux.
- Incertitudes dues aux changements climatiques : dans les communautés qui dépendent des routes de glace, le réchauffement des températures menace l’accès saisonnier, entraînant potentiellement des livraisons aériennes d’urgence ou le rationnement du combustible. Dans les régions où le diesel est acheminé par des navires-citernes, les déversements risquent de contaminer les zones de pêche locales et les terrains de chasse.
- Impact environnemental et risques pour la santé : les émissions de particules des génératrices au diesel peuvent nuire à la végétation locale et à la santé de la population. Comme démontré à Iqaluit en 2021 (Nunatsiaq News, 2021)*, les réservoirs de carburant qui fuient peuvent contaminer les précieuses réserves d’eaux souterraines et causer d’autres problèmes pour les communautés.
Le défi principal dans le remplacement du diesel n’est pas la production d’électricité, mais plutôt le stockage d’énergie saisonnier. Les sources d’énergies renouvelables ne peuvent pas à elles seules répondre aux besoins énergétiques en hiver. C’est pourquoi le stockage est essentiel. Deux options de stockage se sont imposées pour les communautés éloignées : les systèmes de stockage d’énergie sur batterie et l’hydrogène.
Les systèmes de stockage d’énergie sur batterie (SSEB) visent à assurer la stabilité du réseau à court terme pour les sources d’énergie variables comme l’éolien et le solaire, et pour l’alimentation de secours lorsque la demande est élevée. Cependant, dans des conditions météorologiques extrêmes, la performance et l’efficacité des batteries diminuent grandement :
L’hydrogène peut prendre le relais pendant les saisons plus froides puisqu’il peut être produit localement grâce à l’énergie solaire, éolienne ou hydroélectrique, stocké pour de longues périodes et reconverti en chaleur et en électricité à la demande. La production d’hydrogène associée à une source d’énergie renouvelable, qu’on appelle généralement hydrogène vert ou électrolytique, se fait dans un électrolyseur en décomposant les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène. L’hydrogène peut ensuite être stocké dans des bouteilles de gaz et utilisé dans une pile à combustible qui peut produire de l’électricité et de l’eau. Ce processus permet d’éviter les émissions de CO2; ses sous-produits sont de l’électricité propre et de l’eau.
L’hydrogène est la solution à trois défis structurels auxquels les communautés éloignées font face :
Défi
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Pourquoi est-ce important?
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L’utilité de l’hydrogène
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Lacunes énergétiques saisonnières
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Hiver = peu d’ensoleillement, demande élevée
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Stocke l’énergie produite en été pour l’hiver
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Infrastructure limitée
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Pas de pipelines, de ports, de raffineries
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Systèmes modulaires à petite échelle
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Risques liés à l’acheminement
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Fonte des routes de glace et feux de forêt perturbant l’acheminement
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Élimine la dépendance vis-à-vis du transport de combustible
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L’étude réalisée par WSP et RNCan a démontré que les systèmes d’hydrogène peuvent être conçus pour des milieux arctiques et subarctiques, côtiers et à humidité élevée au moyen des éléments suivants :
- Enceintes isolées et munies de traçage thermique pour électrolyseurs et piles à combustible
- Fondations élevées pour protéger contre le dégel du pergélisol
- Patins modulaires adaptés à une installation par transport aérien
La combinaison de l’hydrogène et des batteries fonctionne à merveille : les batteries gèrent des fluctuations rapides dans la demande d’énergie, tandis que l’hydrogène assure un approvisionnement en énergie peu importe la saison. D’autres solutions d’énergie renouvelable peuvent offrir une production ponctuelle, mais pas avec la même constance que l’hydrogène.
Le coût réel de l’hydrogène
L’étude réalisée par WSP et RNCan a permis de modéliser cinq profils de communautés représentatives du Canada. L’équipe a ensuite comparé le coût d’utilisation de l’hydrogène pour fournir un stockage saisonnier (stocker le surplus d’énergie solaire et éolienne en été et l’utiliser lorsqu’il y a peu de soleil ou de vent) ou comme électricité pouvant être acheminée (remplaçant d’autres combustibles lors des périodes de faible production d’énergie renouvelable). L’analyse a comparé plusieurs configurations de réseaux autonomes pour déterminer le coût moyen actualisé de la production d’électricité avec un remplacement de diesel de 80 % et de 100 %. Les configurations comprennent :
- Énergies renouvelables + système de stockage d’énergie sur batterie (SSEB)
- Énergies renouvelables + SSEB + système à hydrogène (électrolyseur et piles à combustible)
- Diesel seulement (référence)
Pour un seul profil modélisé de communauté en Arctique, quatre scénarios ont permis d’obtenir les résultats suivants (NRCan–WSP Hydrogen Microgrid Feasibility Study, 2025, pages 92 et 93)* :
Scénario
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Combinaison de technologies
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Remplacement du diesel
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Coût total de l’électricité ($ CA/kWh) 1, 2
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Diesel (référence)
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Diesel : 100 %
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0 %
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1,17
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Énergies renouvelables + SSEB (80 %)
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Solaire + SSEB : 80 %
Diesel : 20 %
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~80 %
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0,68
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Hybride hydrogène (80 %)
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Solaire + SSEB + hydrogène : 80 %
Diesel : 20 %
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80 %
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1,11
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Hybride hydrogène (100 %)
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Solaire + SSEB + hydrogène : 100 %
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100 %
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1,02
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1 Le coût total de l’électricité tient compte du fait qu’il faut répondre à 100 % des besoins énergétiques de la communauté. Lorsque les scénarios de remplacement du diesel à 80 % sont pris en compte, 20 % du coût total de l’électricité vient du diesel et 80 % du scénario correspondant.
2 Le coût de l’électricité pour les systèmes utilisant uniquement l’énergie renouvelable avec un remplacement du diesel de 80 % est de 0,45 $ CA/kWh (solaire + SSEB) et de 0,88 $ CA/kWh (solaire + SSEB + hydrogène) .
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Le duo des énergies renouvelables et du système de stockage d’énergie sur batterie constitue l’option la moins coûteuse pour un remplacement du diesel de 80 % ou moins. Toutefois, l’hydrogène devient concurrentiel sur le plan économique pour les communautés qui visent des taux de remplacement élevés (de 90 à 100 %) et qui connaissent de grandes variations saisonnières dans la production d’énergie renouvelable. Dans le cas des communautés qui souhaitent remplacer le diesel en grande proportion ou l’éliminer complètement (90 % et plus), les microréseaux à hydrogène peuvent atteindre les mêmes coûts que le diesel lorsqu’on tient compte du transport, de la volatilité et du risque de déversement . En intégrant l’hydrogène, on peut également réduire la taille des systèmes d’énergie solaire et de stockage sur batterie, réduisant ainsi les coûts totaux. Enfin, l’implantation de systèmes qui appartiennent aux communautés contribue à l’économie locale et réduit les pertes à long terme.
Globalement, il existe une analyse de rentabilité potentiellement réalisable qui démontre la valeur de l’hydrogène pour les communautés éloignées du Canada.
Souveraineté énergétique et résilience climatique
La transition énergétique dans les communautés éloignées n’est pas purement technique, mais bien profondément liée à la gouvernance, aux droits territoriaux, au développement économique et à l’autodétermination.
Lorsqu’ils sont conçus en fonction des priorités locales, les systèmes à hydrogène peuvent offrir des avantages concrets aux communautés. Pensons aux questions de formation et d’emploi locaux, de propriété communautaire des actifs énergétiques, de réduction des risques environnementaux et liés à la chaîne d’approvisionnement, en plus du renforcement de l’économie locale grâce à une moins grande dépendance envers les combustibles importés et les voies de livraison vulnérables. L’hydrogène n’est pas une simple source d’énergie; elle favorise la création de nouveaux modèles de propriété, le développement économique et la justice énergétique.
L’étude réalisée par WSP et RNCan renforce une idée centrale : l’hydrogène crée de la valeur lorsque ce sont les communautés, et non les fournisseurs de technologie ou les gouvernements, qui dirigent la transition. Une adoption réussie s’arrime aux priorités culturelles, environnementales et économiques déterminées par la communauté.
La technologie à elle seule ne peut assurer la souveraineté énergétique : la gouvernance et les partenariats le peuvent. Voici les exigences d’une gestion menée par la communauté (étude de WSP-RNCan, annexe sur la mobilisation des Autochtones, 2024)* :
- Co-développement avec les peuples autochtones
- Planification fondée sur les connaissances locales et traditionnelles
- Structures de programme favorisant une possession et une gestion par les communautés autochtones
- Modèles de financement pour les entités non imposables et les entités communautaires-commerciales
Les politiques habilitantes sont essentielles pour passer de la faisabilité à la mise en œuvre. Elles comprennent l’élargissement des incitatifs destinés aux sociétés de développement autochtones, la simplification des processus d’autorisation pour les systèmes modulaires, l’intégration des sources de financement entre les programmes énergétiques et de résilience, ainsi que le soutien à des projets de démonstration appartenant à des communautés autochtones. Ensemble, ces mesures peuvent transformer l’hydrogène d’un concept pilote en une solution évolutive dirigée par la communauté.
