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Déploiement de hubs hydrogène territoriaux avec stockage à horizon 2030

Sia Partners et Storengy présentent les résultats d’une étude du potentiel des hubs territoriaux hydrogène avec capacités de stockage massives comme leviers de décarbonation, d’industrialisation des territoires et de création d’emplois à horizon 2030.

L’hydrogène renouvelable et décarboné suscite depuis 2019 un intérêt croissant en tant que brique indispensable de la transition énergétique et levier de renouveau industriel des territoires, comme l’illustre depuis 2019 la multiplication des stratégies hydrogène portées à des niveaux nationaux et régionaux, avec des ambitions croissantes. La Stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné prévoit notamment d’ici 2030 l’installation de 6,5 GW de capacités d’électrolyse de l’eau.

Les régions Auvergne-Rhône-Alpes (AuRA), Grand Est et Provence-Alpes-Côte d’Azur (Sud-PACA) figurent parmi les territoires les plus prometteuses pour le développement de nouvelles filières hydrogène renouvelables et bas carbone.

Elles se caractérisent notamment par la présence dans leur sous-sol de capacités massives de stockage souterrain en cavité saline.

Elles représentent ainsi des cas d’étude intéressants pour :

  • Appréhender la diversité des trajectoires possible de développement de nouvelles chaînes de valeur de l’hydrogène, selon les contextes propres à chaque territoire
  • Analyser le rôle que peuvent jouer les infrastructures de stockage pour faciliter l’émergence de hubs hydrogène territoriaux
  • Evaluer les potentielles externalités positives des filière hydrogène, notamment en termes de création d’emplois et de réduction des émissions de gaz à effet de serre

De forts potentiels de développement de filières hydrogène renouvelable et bas carbone

Les régions passées en revue possèdent de nombreux atouts pour favoriser l’émergence de nouvelles chaînes de valeur de l’hydrogène renouvelable et bas carbone.

Atouts des régions étudiées pour le développement de filières hydrogène renouvelable et bas carbone

Atouts des régions étudiées pour le développement de filières hydrogène renouvelable et bas carbone

Une mobilisation importante d’acteurs publics, industriels et académiques témoigne de dynamiques fortes pour l’émergence de de nouvelles filières industrielles en lien avec les technologies de production et d’utilisation de l’hydrogène renouvelable et bas carbone.

Chacune de ces régions possède d’ores et déjà des stratégies permettant de structurer l’action publique et de canaliser les initiatives vers les technologies et les usages de l’hydrogène jugés les plus prometteurs en fonction des contextes propres à chaque territoire.

Ces stratégies, adoptées en 2020, affirment des ambitions fortes à l’horizon d’une décennie. Compte tenu de l’urgence de la mise en œuvre de la transition énergétique et des transformations structurelles à mettre en œuvre pour décarboner nos économies et nos systèmes énergétiques, il convient cependant de s’interroger sur la possibilité d’accroitre davantage ces ambitions.

Nous avons donc considéré pour la réalisation de nos analyses l’éventualité d’une accélération du développement des filières hydrogène, allant au-delà des ambitions régionales. Nous nous sommes pour cela appuyés sur des visions portées par de grands acteurs industriels et des acteurs de référence telles que l’Agence Internationale de l’Energie, France Hydrogène, FCH JU, ...

Ces travaux ont donné lieu à la réalisation de trois scénarios pour chacune des régions :

Demande régionale en hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus

Demande régionale en hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus

Origine de la production d’hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus

Origine de la production d’hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus

Des bénéfices multiples pour les territoires

Le développement de hubs hydrogène se matérialisera par l’émergence de nouvelles chaînes de valeur territoriales formées par des producteurs, consommateurs d’hydrogène et des opérateurs d’infrastructures. Les dynamiques ainsi mises en œuvre renforceront l’attractivité des territoires et attireront de nouveaux acteurs, notamment des fabricants d’équipements destinés à la filière hydrogène (électrolyseurs, piles à combustibles, véhicules, stations d’avitaillement, …).

Nos analyses laissent ainsi apparaitre un potentiel de création de près de 25 000 emplois directs et indirects sur l’ensemble des trois régions dans le cas de la réalisation des scénarios B et C.

Ces régions représenteraient alors environ 26% du total des emplois créés par la filière hydrogène d’ici 2030 à un niveau national (ou 17% en se référant aux prévisions les plus optimistes de la Stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné, évoquant jusqu’à 150 000 emplois directs et indirects créés). Pour mettre en perspectives le résultat de nos analyses, il peut être noté que les régions AuRA, Grand Est et Sud-PACA représentent 25% du PIB français et 28% de la population de France métropolitaine.

Potentiels de création d’emplois directs et indirects selon le Scénario C

Potentiels de création d’emplois directs et indirects selon le Scénario C

L’étude confirme également un rôle fort de l’hydrogène dans la transition énergétique. Ce vecteur appuiera les territoires dans l’atteinte de leurs ambitions en matière de décarbonation de leurs mix énergétiques, de progression de la part des énergies renouvelables dans le total des énergies consommées et de renforcement de leur indépendance énergétique.

En matière de lutte contre le changement climatique, nos modélisations permettent d’estimer que la mise en œuvre du Scénario C aboutirait à réduire d’ici 2030 de 510 ktCO2 les émissions de gaz à effet de serre en région AuRA et de 718 ktCO2 les émissions en région Grand Est. Le Plan Régional Hydrogène de la Région Sud-PACA de 2020 envisage quant à lui un potentiel de réduction de 2 MtCO2 à l’échelle du territoire d’ici 2032.

Potentiels de réduction des émissions de gaz à effet de serre selon le Scénario C (AuRA et Grand Est) ou les projections de feuilles de routes régionales (Sud-PACA)

Potentiels de réduction des émissions de gaz à effet de serre selon le Scénario C (AuRA et Grand Est) ou les projections de feuilles de routes régionales (Sud-PACA)

L’aménagement de capacités de stockage massif d’hydrogène : un levier fortement facilitateur au développement de la filière

La réalisation de tout ce potentiel sera notamment conditionnée à la construction d’infrastructures suffisantes pour stocker, transporter et distribuer l’hydrogène de manière sûre et efficace.

La problématique du stockage d’hydrogène se révèle notamment au regard des problématiques de saisonnalité de l’offre et de la demande régionale. Côté production, la capacité des acteurs à mobiliser de l’électricité renouvelable régionale pour alimenter les électrolyseurs varie selon les saisons varie en fonction des conditions météorologiques. Côté consommation, les besoins pour alimenter certains des nouveaux usages de l’hydrogène fluctuent significativement au cours de l’année. Dans le secteur de la mobilité, c’est le cas notamment de la demande en hydrogène pour des besoins logistiques. Dans le secteur industriel, une saisonnalité des usages s’observe également chez certains nouveaux consommateurs recourant à l’hydrogène pour la production de chaleur à haute température.

Dans les scénarios A et B (sans capacités massives de stockage d’hydrogène), la quantité d’hydrogène produite sur une semaine est supposée égaler la quantité consommée. Dans le Scénario C (avec capacités massives de stockage d’hydrogène), les producteurs s’affranchissent de ce besoin d’équilibrer la production et la demande sur une échelle de quelques jours. L’équilibre offre/demande peut être pensé sur l’échelle d’une année. Les producteurs auront alors la possibilité de mettre en service leurs électrolyseurs aux périodes de l’année les plus propices, même si celles-ci ne correspondent pas aux mois connaissant les volumes de demande les plus importants.

Besoins de stockage en hydrogène estimés et saisonnalité de la demande et de la production d’hydrogène dans le Scénario C avec stockage massif

Besoins de stockage en hydrogène estimés et saisonnalité de la demande et de la production d’hydrogène dans le Scénario C avec stockage massif

L’aménagement de capacités de stockage de stockage d’hydrogène à grande échelle présente plusieurs avantages :

  • Garantir la sécurité d’approvisionnement : Le stockage constitue une assurance contre les aléas susceptibles d’entraîner des épisodes sous-production et donc des ruptures d’approvisionnement. Il sécurise ainsi les modèles d’affaires des porteurs de projets et favorise les investissements
  • Optimiser les coûts de production : Le stockage rend possible un arbitrage entre les périodes de mise en service des électrolyseurs. Ces équipements pourront ainsi être opérés aux heures où les parcs de production d’électricité renouvelable seront à leurs niveaux de charge maximums. Dans le cas d’achat d’électricité sur le réseau, les producteurs d’hydrogène bénéficieront par ailleurs d’opportunités de marchés intéressantes en produisant de l’hydrogène aux périodes de l’année où les cours de l’électricité seront les plus bas.
Coûts moyens de production hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus

Coûts moyens de production hydrogène dans chacun des trois scénarios retenus