Applications de l'hydrogène

Présent dans 75 pays avec 66 400 collaborateurs, le Groupe sert plus de 3,8 millions de clients et de patients. L'ambition d'Air Liquide est d'être un leader dans son industrie et de générer une performance à long terme à travers un développement durable de ses activités - incluant un engagement fort et au coeur de sa stratégie en faveur de la transition énergétique et climatique. Grâce à l'engagement et à l'inventivité de ses collaborateurs, Air Liquide s'appuie sur les évolutions et opportunités dans le domaine de la transition énergétique, de la santé et de la digitalisation de notre monde, pour apporter une plus grande valeur ajoutée à toutes ses parties prenantes.

L'oxygène, l'azote et l'hydrogène sont des petites molécules essentielles à la vie, à la matière et à l'énergie. Elles incarnent le territoire scientifique d'Air Liquide et sont au cœur des activités de l'entreprise depuis sa création en 1902. Grâce à sa présence mondiale, Air Liquide fournit également des gaz rares de haute pureté. Le large éventail d'industries fournies par Air Liquide rend ces molécules présentes dans de nombreux secteurs : pensez aux bulles dans l'eau gazeuse, à l'oxygène fourni aux établissements médicaux, aux puces dans vos appareils électroniques, aux piles à combustible pour la mobilité, aux fusées envoyées dans l'espace, aux produits chimiques pour les processus agricoles, aux produits pharmaceutiques... ce ne sont là que quelques exemples de l'utilisation de nos gaz pour permettre des produits et des services de haute qualité sur ces marchés.

Présent depuis 1906 en Belgique et depuis 1913 aux Pays-Bas, Air Liquide exploite 22 sites industriels à travers le Benelux. Le Groupe emploie actuellement plus de 1 200 personnes dans cette région, toutes activités confondues, et approvisionne plus de 122 000 clients et patients. L'approvisionnement en gaz d'Air Liquide Benelux est très fiable, notamment grâce à son réseau unique de 2 345 kilomètres de canalisations alimentant les bassins industriels du nord de la France jusqu'à Rotterdam, mais aussi grâce à son réseau très dense de distribution de grandes et petites bouteilles. Air Liquide relève un défi ambitieux : maintenir sa dynamique de croissance forte et améliorer sa rentabilité, notamment via d'importants investissements dans les marchés du futur, tout en respectant ses engagements de réduction des émissions de CO2.

Nous adressons deux défis majeurs : la décarbonation des industries dites "difficiles à maîtriser" et la révolution du transport propre. Pour ce faire, notre expertise repose principalement sur la maîtrise de toutes les étapes de la chaîne de valeur des molécules bas carbone, à travers leur production, la capture du CO2 émis dans les processus de production, et la distribution sous forme liquide et gazeuse de ces molécules. Ceci est spécifiquement adapté aux secteurs de l'industrie et de la mobilité.

Cela a été réaffirmé lors de la présentation d'ADVANCE, le plan stratégique d'Air Liquide à l'horizon 2025, qui comprend de nombreux engagements pour la durabilité de nos activités, par exemple notre objectif de neutralité carbone en 2050 (avec un point d'inflexion prévu autour de 2025 et un objectif de réduction de 33% d'ici 2035).

Sachant que la part d'électricité produite par les énergies éolienne et solaire va fortement augmenter et que cette source d'énergie renouvelable est naturellement intermittente, l'hydrogène peut être une solution de stockage temporaire, lorsque la production dépasse la demande. Cela pourrait grandement faciliter l'intégration des énergies renouvelables dans nos systèmes énergétiques. L'hydrogène bas-carbone est également en mesure de sensiblement participer à la décarbonation des secteurs les plus émeteurs de CO2, tels que l'industrie ou la mobilité lourde, pour lesquels l'électrification directe n'est pas ou pas exclusivement la solution.

Alors que les décideurs politiques doivent fournir un cadre politique stable, permettre une meilleure visibilité de la demande, déployer le soutien financier adéquat et assurer la coordination internationale, l'industrie doit de son côté augmenter la capacité de l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement, faire avancer les projets vers les décisions finales d'investissements (FID) et développer l'infrastructure transfrontalière appropriée. Grâce à plusieurs projets de décarbonation à grande échelle au Benelux, Air Liquide est pleinement engagé à jouer un rôle clé dans la mise en place d'une société bas-carbone en Europe, notamment grâce à l'hydrogène. Il est urgent d'agir pour un avenir plus durable.

le Groupe vise à réduire ses émissions d'un tiers d'ici 2035 et à atteindre la neutralité carbone d'ici 2050. Le point d'inflexion est prévu vers 2025. Par ailleurs, environ 50 % des investissements industriels seront consacrés à la transition énergétique (pour toute décision d'investissement industriel supérieure à 5 millions d'euros).

Il est abondant, incolore, inodore, non corrosif et possède une forte densité énergétique. En raison de la simplicité de ses atomes - composés d'un seul proton et d'un seul électron - il s'agit de l'élément chimique le plus léger, ce qui lui permet de répondre à de nombreuses attentes et d'être utilisé dans un large éventail d'applications. L'hydrogène a un potentiel énorme pour la transition énergétique, il est au carrefour de la problématique des émissions de CO2 et, dans cette mesure, sera essentiel pour la transition vers une société bas carbone.

Utilisé dans une pile à combustible, il se combine avec l'oxygène de l'air pour produire de l'électricité, l'eau étant le seul rejet de cette technologie.

   

• par reformage du gaz naturel : la vapeur d'eau et la chaleur provoquent la séparation des atomes constitutifs du méthane (CH4) et leur réarrangement en hydrogène (H2) et en dioxyde de carbone (CO2).
• par gazéification : dans ce procédé, le charbon de bois (ou la biomasse solide) subit une combustion incomplète dans un réacteur. À une température très élevée, les gaz formés sont principalement de l'hydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO).
• par électrolyse de l'eau : lorsque l'eau (H2O) est électrolysée, c'est-à-dire décomposée à l'aide d'un courant électrique, de l'oxygène (O2) et de l'hydrogène (H2) sont produits.

Air Liquide a pris en ce sens d'ambitieux engagements pour réduire l'empreinte énergétique de sa production d'hydrogène. Par exemple, d'ici 2030, Air Liquide s'engage à porter sa capacité totale d'électrolyse (c'est à dire d'hydrogène renouvelable) à 3 GW. D'ici 2035 :

• les volumes d'hydrogène vendus par Air Liquide seront déjà pour plus de 50% issus de procédés de production renouvelables et bas carbone.
• environ 8 milliards d'euros seront investis dans la chaîne de valeur de l'hydrogène bas carbone.
• les revenus d'Air Liquide liés à l'hydrogène vont au moins tripler, passant de moins de 2 milliards aujourd'hui à plus de 6 milliards d'euros.

Air Liquide est par exemple propriétaire et exploite le plus grand réseau privé de canalisations d'hydrogène et d'oxygène au Benelux, comprenant (entre autres) les sites de production de Rotterdam, Anvers, Pernis, Terneuzen, Mons, Seraing et Charleroi. La dynamique se poursuit, puisqu'un autre site de production connecté vient d'ouvrir à Moerdijk.

Par pipeline, camion-citerne ou camion à faisceau multicylindrique, la meilleure option est toujours choisie pour optimiser la logistique tout en assurant la sécurité et la fiabilité de la livraison.

En effet, l'hydrogène est un gaz ultra-léger qui occupe un volume important dans des conditions de pression standard (pression atmosphérique). Cela peut se faire via le stockage à haute pression sous forme gazeuse, qui est la méthode la plus répandue (comprimé et stocké dans des bouteilles de gaz composées d'acier ou de matériaux composites, avec renforcement en fibre de carbone). Il peut également être stocké sous forme liquide dans des réservoirs cryogéniques (en maintenant la très basse température, -252,87°C). Le stockage liquide est pour l'instant principalement réservé à certaines applications spécifiques (par exemple dans l'industrie spatiale), et présente un fort potentiel car il permet une plus grande capacité de stockage que la forme gazeuse.

L'hydrogène est utilisé en toute sécurité depuis des décennies dans de nombreuses applications. Dans les utilisations liées à la mobilité, les constructeurs automobiles effectuent des tests lors du développement et des contrôles lors de l'assemblage pour garantir la sécurité et la fiabilité de leurs produits. Air Liquide applique des exigences similaires à l'ensemble de ses technologies et équipements pour garantir un niveau de sécurité optimal. Nos équipements (stockage, stations, véhicules de transport et de distribution d'hydrogène) sont inspectés par des organismes indépendants avant leur mise en service. Fort de son expérience de dizaines de milliers de livraisons d'hydrogène par an, Air Liquide considère que ce gaz, lorsqu'il est manipulé selon les règles appropriées, est aussi sûr que tout autre type de combustible.

Chacune d'entre elles fait référence à un processus de production différent, qui sont nombreux et peuvent prêter à confusion car ils conduisent à des classifications assez vagues (parfois même au détriment de la vérité scientifique). Air Liquide estime qu'il est plus clair de se concentrer sur la classification de la production d'hydrogène en fonction de son impact environnemental : fossile ou carboné (d'importantes quantités de CO2 sont libérées), bas carbone (lorsque moins de dioxyde de carbone est libéré ou qu'il est capturé) ou renouvelable (lorsque il est produit à partir d'une source d'énergie renouvelable).

Nous avons pris l'engagement ambitieux de porter notre production d'hydrogène via des énergies renouvelables et bas carbone à plus de 50 % d'ici 2035. Cela va de pair avec les objectifs de nos clients de décarbonation de leurs opérations.

Elle peut également être utilisée comme matière première pour décarboner l'industrie et comme vecteur énergétique pour l'industrie et la mobilité. L'hydrogène pourrait représenter 22 % de la demande énergétique d'ici 2050, selon le Hydrogen Council. Le fait que l'hydrogène puisse être stocké et transporté sous forme gazeuse ou liquide, avec une forte densité énergétique, lui confère une grande polyvalence et un potentiel énorme en tant que vecteur énergétique propre et sûr. Pour plus d'informations sur les propriétés et les utilisations de la molécule, vous pouvez consulter notre encyclopédie des gaz : https://encyclopedia.airliquide.com/hydrogen

zéro émission de carbone, zéro émission de particules et pas de bruit lors de l'utilisation ; ils sont également particulièrement efficaces pour les déplacements sur de longues distances et pour les véhicules lourds qui doivent faire le plein de carburant en grande quantité (véhicules commerciaux, bus, camions, etc.). Selon l'Agence Internationale de l'Energie (IEA), pour être en phase avec le scénario "émissions nettes nulles d'ici à 2050", les émissions de CO2 du secteur des transports doivent diminuer d'environ 3 % par an jusqu'en 2030. Pour atteindre le scénario 2 °C des Accords de Paris, plus de 80 millions de véhicules à émissions nulles devront être sur les routes d'ici à 2030. Cela nécessitera un large éventail de technologies adaptées à cette mobilité propre. L'utilisation d'un vecteur décarboné, flexible et transportable comme l'hydrogène, qui peut également être stocké en grandes quantités et sur de longues périodes, est essentielle.

Elle peut remplacer les moteurs à combustion interne, qui émettent du CO2 et des particules fines. La synthèse de l'eau est le principe de la pile à combustible. Celle-ci est composée d'une borne positive - la cathode - et d'une borne négative - l'anode. Entre elles circulent des électrons et des ions (les éléments d'un atome). La cathode et l'anode sont séparées par un électrolyte solide ou liquide. Dans une pile à combustible, le dihydrogène (H2) arrive à l'anode et le dioxygène (02) à la cathode. L'oxygène attire les atomes d'hydrogène, mais pour y arriver, ceux-ci doivent se diviser en électrons et en ions, car l'électrolyte bloque les électrons et les force à entrer dans un autre circuit qui va générer un courant électrique. Dans le même temps, les ions d'hydrogène traversent l'électrolyte pour atteindre l'oxygène et se combiner avec lui pour for er de l'eau. L'ensemble de la réaction chimique produit également de la chaleur, qui peut être récupérée.

Le véhicule électrique à hydrogène fonctionne grâce à une pile à combustible qui produit de l'électricité directement à bord. L'hydrogène est stocké dans un réservoir sous forme de gaz comprimé et se combine dans la pile à combustible avec l'oxygène de l'air pour générer de l'électricité, celle-ci propulsant le véhicule. À son point d'utilisation, un véhicule à hydrogène n'émet aucune pollution (zéro émission de carbone et de particules) et est silencieux. Le seul gaz d'échappement est de la vapeur d'eau. Il faut entre trois et cinq minutes pour remplir le réservoir d'hydrogène, qui offre actuellement une autonomie pouvant atteindre 600 km. Un véhicule électrique à batterie utilise quant à lui l'électricité du réseau électrique. Il faut donc brancher le véhicule pendant un certain temps pour que la batterie intégrée retrouve toute son autonomie. Le temps de charge varie selon le type de point de charge (station de charge rapide ou prise de courant domestique). 
Air Liquide considère que les deux options sont complémentaires et ont toutes les deux un rôle important à jouer dans le remplacement des véhicules à moteur à combustion interne et dans la réduction des émissions du secteur des transports. Chacune apporte une réponse à différents types d'usages, et provoque des impacts différents sur le système électrique. Par exemple, la demande croissante en électricité entraînera une augmentation de la production d'énergie renouvelable, ce qui nécessitera (de par son intermittence) de trouver des solutions de stockage en vue d'une injection ultérieure dans le réseau (par exemple, lorsque cette production d'énergie renouvelable sera inférieure à la demande domestique). L'hydrogène sera donc stimulé par l'ensemble des applications en aval et s'avérera extrêmement utile, en particulier pour la mobilité.

Selon l'Agence Internationale de l'Energie (IEA), pour être sur la bonne voie du scénario "émissions nettes zéro" d'ici à 2050, les émissions de CO2 du secteur des transports doivent diminuer d'environ 3 % par an jusqu'en 2030. Pour atteindre les 2°C des Accords de Paris, plus de 80 millions de véhicules à émissions nulles devront être sur les routes d'ici à 2030. Cela nécessitera une combinaison de technologies et de solutions révolutionnaires, notamment celles basées sur l'hydrogène renouvelable.

Une carte du monde décemment mise à jour avec toutes les HRS (Hydrogen Refuelling Stations) disponibles peut être trouvée ici : https://www.h2stations.org/stations-map/?lat=49.139384&lng=11.190114&zoom=2