1Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

A. Le Duigou

L’hydrogène, élément chimique et vecteur énergétique

2Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

L’Hydrogène, élément chimique et vecteur énergétique

Production d’Hydrogène

Chimie (NH3,

MeOH, H2O2, métaux, …) Raffinage (50%)

Applications énergétiques

(mobiles,

stationnaires)PàC, MCIH2

MCI diesel

BtL, CtL

59 Mt dans le monde en 2006

Hydrogène

MCI : Moteur à Combustion Interne PàC : Pile à Combustible BtL : Biomass to Liquid CtL : Coal to Liquid

Hydrogène « co-produit »Chimie (chlore, …)

Vecteur énergétique

Combler déficit H2

Economiser la biomasse

Carburants de synthèse

Réduire les émissions de CO2

3Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Marchés de l'Hydrogène

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Mt

/ an

(E

uro

pe

)

L’hydrogène : utilisations, échéances, scénarios

Besoin parc mondial « véhicules 100% H2 PàC » ~ 2 à 3 fois la production industrielle actuelle

Hyways (haut)

IEA/ BtL

(Τpénétration 73%)

(Τpénétration 15%)

PROTEC H2 (haut) → POLES

→ MARKAL

Sidérurgie ?

CtL : besoins H2 un peu supérieurs à ceux du BtL

10% du co-produit ~ quelques GNm3 ~ 2% taux de pénétration dans les transports

Chimie + raffinage

+ Stockage électricité ….

Electrolyse → stockage H2 → PàC

TRANSPORTS

200 à 250 gH2/Kg BtL

(Europe)

4Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Les Piles à Combustible : des espoirs / des efforts

Démonstrations / utilisations

évolutions technologiques / acceptabilité …..

Mobiles

Stationnaires

Effort R&D mondiale privée et publique : 3 à 5 G€ /an

Initiative technologique européenne 2008 - 2013

Récents progrès très encourageants sur les coûts

Dont 500 M€ CE

5Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Emissions GES par type de carburant - g CO2eq / km

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Diesel

CNG

Hydrogène

BtL

Biodiesel

CtL

CtL + CCS

Ca

rbu

ran

ts

CO2 eq / km

Nécessité des analyses « système »

(Sources : Eucar Concawe, HyWays, Roads2HyCom)

Du puits au réservoir

Du réservoir à la roue

Hybrides, techno

(Production, transport et distribution,

stockage, utilisation)

Nucl., Electrolyse

Reformage GN

EU mix, électrolyse

6Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Emissions GES par type de carburant - g CO2eq / km

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Diesel

CNG

Hydrogène

BtL

Biodiesel

CtL

CtL + CCS

Ca

rbu

ran

ts

CO2 eq / km

Nécessité des analyses « système »

(Sources : Eucar Concawe, HyWays, Roads2HyCom)

Du puits au réservoir

Du réservoir à la roue

Hybrides, techno

(Production, transport et distribution,

stockage, utilisation)

Nucl., Electrolyse

Reformage GN

EU mix, électrolyse

→ nombreuses applications énergétiques de l’hydrogène, « vecteur énergétique » et « élément chimique »

7Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

HyWays : integrated project, co-funded by research institutes, industry, national agencies and by the European Commission (EC) under the 6th Framework

Programme

D

I

GR

NNL

E

PL

FI

FUK

37 partenaires :- industrie- recherche publique- Etats membres

Coordonnateur :LBST (Allemagne)

1ère phase : avril 2004 à décembre 20052ème phase : janvier 2006 à juin 2007

D

I

GR

NNL

E

PL

FI

FUK

DD

II

GRGR

NNNLNL

EE

PLPL

FIFI

FFUKUK

37 partenaires :- industrie- recherche publique- Etats membres

Coordonnateur :LBST (Allemagne)

1ère phase : avril 2004 à décembre 20052ème phase : janvier 2006 à juin 2007

A soutenu les travaux de la 2ème phase (consolidation des

chaînes)

A soutenu les travaux

de la 1ère phase

Groupe HyFrance

Partenaires :

• Air Liquide, Total,EDF R&D, Gaz de France, Renault, PSA,

• CEA (coordonnateur),ADEME, BRGM, CNRS, IFP,

• AFH2, ALPHEA Hydrogène,

• Ministères : Recherche, DGEMP

Expertise Technique et Economique collective nationaleHyFrance

Feuille de route technico-économique européenne de

l’Hydrogène Energie

Les projets HyWays et HyFrance

Déclinaisons nationales

8Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

HyWays – hypothèses, résultats principaux

HyWays analyse comment l’intégration des technologies de l’hydrogène peut, et doit, contribuer à assurer à l’Europe un approvisionnement énergétique sûr, durable, et économiquement viable / Analyses aux horizons 2020, 2030, 2050

→ prise en considération de l’expertise d’acteurs industriels et institutionnels majeurs, issus de nombreux états membres / conditions nationales réelles (évolutions des mix énergétiques, …)

→ données spécifiques issues de 10 pays (FI, FR, DE, EL, IT, NL, NO, PL, ES et UK) / diversité, gage de pertinence pour une analyse au niveau européen

Europe

9Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Promouvoir l’électrolyse de l’eau dont l’importance stratégique est primordiale en France

Valoriser les potentiels élevés d’énergies renouvelables(biomasse sèche, éolien…) (potentiels estimés par ADEME et BRGM)

Reformage centralisé du gaz naturel, si captage et stockage industriel du CO2

(potentiels estimés par IFP)

Rappel de la stratégie française proposée pour la production « durable » d’hydrogène

→ matrice des chaînes (mix énergétique) prenant en compte les ressources et leurs évolutions, et les parts de marchés potentielles que peuvent alors prendre les différentes chaînes, aux échéances 2020, 2030, 2050

10Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Bilan HyFrance

→ hypothèses de taux de pénétrations potentiels des technologies de l’hydrogène (transports)

1% 12% 70%

Émissions de CO2 dans les transports routiers

France

11Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Nouveau projet : HyFrance3

L’I-tésé coordinateur du projet HyFrance3

Demande prospective d’hydrogène dans l’industrie (chimie, carburants, BtL, sidérurgie, co-produits, compétitivité production sans CO2)

Coût de l’hydrogène d’origine éolienne, vs. type de demande (production décentralisée pour station service, canalisations pour unité BtL et Hythane)

Stockage H2

Coût du stockage massif d’hydrogène vs. demandes (stockage centralisé, ou décentralisé,cavité minée ou naturelle, aspects réglementaires)

Coût de l’hydrogène distribué en région (véhicules et applications stationnaires, infrastructures, compétitivité économique « pipeline » vs. « camions »)

12Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

L’hydrogène : des enjeux sociétaux / AIDHY

L’I-tésé partenaire du projet AIDHY (ANR)

« AIde à la Décision pour l’identification et l’accompagnement aux transformations sociétales

induites par les nouvelles technologies de l’Hydrogène »

(coordinateur)

Technologies et scénarios de références (e.g. HyFrance)

« Focus groups » (users, experts, …)Discussions, débats

Questions poses, classification des problèmes d’acceptabilité

Analyse des controverses

Recommandations

13Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques

Merci de votre attention