La technologie Power-to-X s’est imposée comme une solution clé dans la quête de la décarbonisation et de la transition énergétique. Elle englobe divers processus qui convertissent l’énergie renouvelable excédentaire en différentes formes de vecteurs énergétiques, tels que l’hydrogène, les carburants synthétiques ou les produits chimiques. Cet article explore l’impact du Power-to-X sur les marchés européens, en soulignant son potentiel à révolutionner les systèmes énergétiques et à relever les principaux défis liés à l’intégration des énergies renouvelables et à la réduction des émissions de carbone.
De nombreux procédés sont aujourd’hui disponibles pour produire de l’hydrogène vert, le principal vecteur énergétique dans le cadre du projet Power-to-X. Le plus étudié et le plus disponible sur le marché à l’heure actuelle est l’électrolyse. L’électrolyse est le processus de séparation de l’eau en ses éléments constitutifs, à savoir l’oxygène (O2) et, bien sûr, l’hydrogène (H2). Cette technique utilise une réaction chimique très simple où l’énergie électrique passe par une anode et une cathode (plus simplement, le + et le – d’une pile) qui sont toutes deux immergées dans un électrolyte (généralement de l’eau salée). Le courant électrique qui traverse cet électrolyte le divise en gaz d’hydrogène et d’oxygène. L’hydrogène ainsi obtenu est ensuite purifié, comprimé et stocké en vue d’une utilisation ultérieure. Il peut non seulement être comprimé dans des bouteilles de gaz, mais aussi être liquéfié ou stocké en tant que composant de composés chimiques appelés hydrures métalliques. Comparée à la production d’énergie éolienne, dont le rendement se situe entre 20 et 40 %, l’électrolyse a un rendement moyen de 80 %. Tout comme il existe de nombreuses façons de le produire, l’hydrogène peut être utilisé dans de nombreuses industries grâce à sa forme polyvalente.
Figure 1: Applications de l’hydrogène à partir de la production par électrolyse (www.ramboll.com/net-zero-explorers/power-to-x-explained)
Alors que l’Europe s’efforce d’atteindre ses objectifs ambitieux en matière de climat, l’intégration des sources d’énergie renouvelables dans les réseaux énergétiques existants pose des défis importants. La nature intermittente de la production d’énergie renouvelable et le manque d’infrastructures de stockage de l’énergie entravent l’utilisation efficace de ces sources d’énergie propres. Les technologies Power-to-X offrent une solution prometteuse en permettant de convertir, de stocker et d’utiliser l’énergie renouvelable excédentaire en cas de besoin. Toutefois, l’adoption généralisée du Power-to-X et ses implications sur les marchés européens justifient une analyse plus approfondie.
Stabilisation du réseau et stockage de l’énergie
L’un des principaux avantages des technologies Power-to-X est leur capacité à contribuer à la stabilisation du réseau et au stockage de l’énergie. La nature intermittente des sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie éolienne et solaire, pose des problèmes d’adéquation entre l’offre et la demande d’énergie. Cela signifie que plus nous injectons d’énergies renouvelables dans le réseau, plus nous aurons besoin d’ajouter de la capacité de stockage afin d’utiliser cette énergie renouvelable à chaque heure de la journée, et pas seulement lorsque les sources d’énergie renouvelables sont capables de produire. À l’heure actuelle, les batteries gagnent en efficacité et en longévité, mais elles ne peuvent pas être mises à l’échelle des services publics tout en étant économiquement viables. Power-to-X offre un moyen de convertir le surplus d’énergie renouvelable en hydrogène, qui peut être stocké et utilisé pendant les périodes de forte demande ou de faible production d’énergie renouvelable. Cela permet de résoudre le problème de l’intermittence et de garantir un approvisionnement énergétique fiable, améliorant ainsi la stabilité du réseau. Au-delà de la question de l’intermittence, l’hydrogène peut avoir un impact important sur l’équilibrage de la charge en période de forte demande. Utilisé dans les piles à combustible, l’hydrogène peut être déployé rapidement (quelques secondes) pour injecter de l’énergie dans le réseau et faire en sorte que l’offre réponde à la demande. Les piles à hydrogène pourraient alors être utilisées comme réserve de contrôle primaire, également appelée réserve de confinement de la fréquence (FCR), qui constitue la première réponse aux perturbations de la fréquence dans le réseau qui créent une instabilité. Dans la même logique, l’hydrogène pourrait également accroître la résilience du réseau en offrant une source d’énergie alternative pour maintenir les infrastructures critiques ou fournir de l’électricité aux zones isolées en cas d’urgence ou de coupure de courant.
Couplage sectoriel et neutralité carbone
Power-to-X permet de coupler différents secteurs, tels que l’énergie, les transports et l’industrie, en fournissant des vecteurs énergétiques polyvalents. Par exemple, l’hydrogène produit par les procédés Power-to-X peut être utilisé dans les piles à combustible pour alimenter les véhicules ou dans les procédés industriels comme alternative plus propre aux combustibles fossiles. En utilisant les solutions Power-to-X, les secteurs traditionnellement dépendants des combustibles fossiles peuvent passer à des alternatives à faible teneur en carbone, contribuant ainsi aux objectifs de neutralité carbone et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cette intégration des secteurs ouvre la voie à un système énergétique plus intégré et plus durable. Le marché mondial des transports fonctionnant à l’hydrogène croît à un rythme jamais vu auparavant : sa valeur a augmenté de plus de 55 % entre 2022 et 2023, passant de 5,15 milliards de dollars à 8,17 milliards de dollars. Ce taux de croissance annuel composé (TCAC), qui n’est rien d’autre que la vitesse à laquelle le marché se développe, devrait maintenir cette tendance jusqu’en 2027, pour atteindre une valeur de plus de 50 milliards de dollars.
Opportunités économiques
Le déploiement à grande échelle des technologies Power-to-X peut créer de nouvelles opportunités économiques tout au long de la chaîne de valeur. La recherche et le développement, la fabrication, l’installation et la maintenance de l’infrastructure Power-to-X contribuent tous à créer de nouvelles opportunités. Les pays européens qui investissent dans l’infrastructure Power-to-X peuvent se positionner en tant que leaders dans ce secteur émergent, attirant ainsi les investissements et stimulant la croissance économique. La croissance de l’industrie Power-to-X peut également favoriser un avantage concurrentiel pour les entreprises européennes sur le marché mondial. Les potentiels de marché pour les différentes utilisations montrent une croissance importante et, comme indiqué précédemment, l’électrolyse jouera le rôle le plus important. L’AIE a réalisé des estimations pour calculer le potentiel du marché mondial en 2035 pour les différentes technologies Power-to-X en tenant compte de deux scénarios différents : le scénario de développement durable (maintien de l’augmentation de la température en dessous de 1,65 °C) et le scénario d’émissions nettes nulles (Net Zero Emissions).
Figure 2 : Potentiel du marché mondial du Power-to-X selon le SDS et le NZE de l’AIE (www.ramboll.com/net-zero-explorers/power-to-x-explained)
Cadres politiques et réglementaires
L’intégration réussie des technologies Power-to-X sur les marchés européens nécessite des cadres politiques et réglementaires favorables. Les gouvernements doivent fournir des incitations pour les investissements Power-to-X, promouvoir les activités de recherche et de développement, établir des normes et encourager la collaboration entre les différentes parties prenantes, y compris les fournisseurs d’énergie, les développeurs de technologies et les secteurs industriels. Un environnement réglementaire clair et cohérent permet d’atténuer les risques, de favoriser l’innovation et d’accélérer l’adoption des technologies Power-to-X en Europe.
Le cadre du EESG pour le PtX a été mis en place afin de créer ce cadre réglementaire qui favorisera la transition vers les technologies Power-to-X dans toute l’Europe. Il englobe quatre dimensions fondamentales : l’économie, l’environnement, la société et la gouvernance.
Selon la perspective économique, les produits Power-to-X doivent contribuer à créer de la valeur ajoutée et à stimuler la croissance des revenus et de l’emploi, tout en étant dissociés des émissions nocives pour l’environnement et le climat.
La perspective environnementale fait référence au suivi de l’empreinte des technologies Power-to-X, à la gestion rationnelle de l’eau, de la terre et de la biodiversité, et enfin aux risques de pollution et de sécurité associés à la production, au stockage et au transport.
La perspective sociale fait référence à la création d’emplois et à la formation axée sur les nouvelles exigences en matière de compétences, mais aussi au respect des droits de l’homme et aux nouveaux risques en matière de santé et de sécurité.
La perspective de la gouvernance indique que la stabilité politique et la qualité de la réglementation sont des paramètres essentiels pour les investissements nationaux et internationaux. D’une certaine manière, la transparence et l’engagement politique seront la clé du développement de Power-to-X dans une économie et une société renforcée et durable.
Figure 3 : Cadre du EESG: Dimensions de durabilité Power-to-X (https://ptx-hub.org/eesg-framework-for-sustainable-ptx/)
Conclusion
Les technologies Power-to-X ont le potentiel de révolutionner les marchés européens de l’énergie en relevant les défis liés à l’intégration des énergies renouvelables et à la décarbonisation. La possibilité de convertir les surplus d’énergie renouvelable en vecteurs énergétiques polyvalents ouvre de nouvelles perspectives pour la stabilisation des réseaux, le couplage des secteurs et la réalisation de la neutralité carbone. Toutefois, la réalisation du plein potentiel du Power-to-X nécessite des efforts concertés de la part des décideurs politiques, des acteurs industriels et des institutions de recherche afin de créer un écosystème favorable. En adoptant le Power-to-X et en développant l’infrastructure nécessaire, l’Europe peut ouvrir la voie à un avenir énergétique durable et résilient. La mise en œuvre réussie des technologies Power-to-X peut positionner l’Europe en tant que leader dans la transition vers l’énergie propre, contribuant ainsi aux efforts mondiaux de lutte contre le changement climatique et à la création d’un avenir plus vert.
Tanguy Deseine | Energy Consultant at Magnus Commodities
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