Engie mise sur l'hydrogène liquide pour la mobilité lourde

Engie mise sur l'hydrogène liquide pour la mobilité lourde
Dans le cadre de son festival Innovation, Engie a consacré une de ses conférences pour expliquer son implication dans le développement de l’hydrogène vert liquide pour la mobilité lourde.

Directeur du Lab Crigen d’Engie, et en charge des solutions de mobilité, Frédéric Legrand a d’abord dressé un état des lieux de l’hydrogène liquide (LH2). L’exploitation de cette source d’énergie est déjà une réalité dans l’aérospatiale (34 % de la production). Notamment comme carburant pour la fusée Ariane. L’hydrogène liquide est également utilisé dans les industries de l’électronique (30 %), de la chimie (12 %), et du pétrole (9 %) où il sert en particulier à désulfurer les carburants. « Ce sont des marchés de niche qui sont concentrés à 80 % sur le Nord américain », a souligné Frédéric Legrand. Aujourd’hui l’Asie se montre comme le plus dynamique des territoires pour développer les usages du LH2. En plus d’ArianeGroup, figurent parmi les utilisateurs de ce produit la Nasa, Toyota Motors, Intel et Samsung.

Vers une explosion des besoins

En 2018, les 3 plus importants producteurs bénéficiaient d’une capacité respective de 154 tonnes d’hydrogène liquide par jour (Linde, 46 % de part de marché), 104 tonnes (Air Products, 31 %) et 33,5 tonnes (Air Liquide, 10 %). Au total, la capacité mondiale de production s’élevait alors à 340 tonnes d’hydrogène liquide par jour.

« D’ici 2050, les besoins vont être multipliés par 700 », a assuré Frédéric Legrand. Notamment au bénéfice de la mobilité lourde lorsqu’il s’agira d’effectuer de longues distances dans la journée, pour disposer d’une autonomie importante ou de fortes puissances. « Les camions seront les premiers concernés, puis les bateaux vers 2025, et les avions à horizon 2035 », a anticipé le conférencier. Pour la mobilité, les besoins passeraient de 20 tonnes d’hydrogène liquide par jour aujourd’hui, à 391 tonnes en 2030 et 16 070 tonnes par jour 20 ans plus tard. Les projections présentées par Frédéric Legrand désignent le transport maritime comme principal débouché. « L’hydrogène permet de réduire de 95 % les émissions de CO2. Mais il a une faible densité énergétique volumique par rapport au pétrole. Quand on le liquéfie à -250° C, on obtient une densité 2 fois plus importante que de le comprimer à 700 bars. Ce qui donne par exemple une autonomie doublée ou un gain de place », a indiqué Frédéric Legrand. C’est pourquoi différentes entreprises de dimension internationale poursuivent déjà des projets d’envergure pour lesquels l’hydrogène liquide fournira la source d’énergie. Ainsi, en Europe, Norled (ferry), Daimler (camions), Shell (carburant alternatif pour la mobilité maritime), Airbus (avion zéro émission).

A l’échelle mondiale

« C’est 75 % de la flotte mondiale des avions qui pourrait être alimentée à l’hydrogène liquide, pour des besoins en courts et moyens courriers. Pour des raisons de densité énergétique, le e-fuel [NDLR : Kérosène de synthèse] serait utilisé pour les longs courriers », anticipe le directeur au Crigen.

Parmi les signes qui indiquent que l’hydrogène liquide se développe, notons aux Etats-Unis la feuille de route de Plug Power (Alabama) qui prévoit de passer de 45 à 120 tonnes par jour d’hydrogène liquide pour la mobilité des camions, et le projet HySTRA qui vise à transporter par pipeline de l’hydrogène liquide entre l’Australie et le Japon. 

Des procédés de liquéfaction qui datent

« Les procédés utilisés aujourd’hui pour la liquéfaction de l’hydrogène datent de 30 à 40 ans. Le coût de l’opération constitue aujourd’hui un frein. Mais avec ce marché de niche, jusque-là, il n’y a pas eu d’investissements en recherches et développements pour de nouvelles solutions », a mis en avant Frédéric Legrand.

« Le coût actuel de liquéfaction de l’hydrogène est de 3 euros par kilo. C’est une opération très énergivore. On consomme 35 % du contenu énergétique de l’hydrogène, soit 12 kWh, pour le liquéfier », a-t-il chiffré. Engie a noué un partenariat ambitieux avec ArianeGroup en 2020 pour optimiser cette technologie en limitant les coûts. « Nous espérons parvenir à descendre à 1 euro par kilo en divisant par 3 l’énergie nécessaire à l’opération, soit 4 kWh », a révélé le conférencier.

La collaboration avec ArianeGroup

« Travailler avec ArianeGroup, c’est associer l’expérience de 2 grands groupes. Engie bénéficie d’une forte expertise de la liquéfaction des gaz, aussi bien avec le gaz naturel que l’hydrogène. De son côté, ArianeGroup est concepteur de solutions pour exploiter ce produit », a détaillé Frédéric Legrand.

« Chez Engie, nous travaillons depuis environ 4 ans sur une nouvelle technologie de liquéfaction déjà brevetée. Actuellement nous nous attachons à concevoir des sous-systèmes et à les tester dans un centre d’ArianeGroup à Vernon », a-t-il ajouté. Le dispositif que les partenaires s’activent à mettre au point disposerait d’une capacité de production de 10 tonnes d’hydrogène liquide par jour. « A partir de 2025, nous devrions être en mesure de déployer cette solution », a estimé le directeur du Lab Crigen.

Sur le terrain

L’hydrogène liquide obtenu de sources renouvelables pourrait être produit aux alentours des ports avec des capacités de 10 à 50 tonnes par jour. Le produit serait alors acheminé par camions-citernes. Au-delà, des pipelines devraient être employés.

« La production d’hydrogène liquide devrait commencer en 2025, avec distribution dans les stations-service. Il existe des enjeux sur le transport et le stockage de l’hydrogène. Ca, nous savons faire », a certifié Frédéric Legrand. « Engie croit beaucoup au développement de l’hydrogène liquide pour la décarbonation de la mobilité lourde », a-t-il insisté en guise de conclusion.

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Engie Solutions

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