Produira-t-on directement l’hydrogène au pied des éoliennes offshore géantes ?

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Les éoliennes offshore pourraient permettre de produire de l’hydrogène vert à un coût raisonnable. Mais plusieurs conditions sont à réunir au préalable.

Produire de l’hydrogène vert à moindre coût. C’est le rêve de tout le monde. Et l’initiative Hydrogen Shot, lancée par le Département américain de l’énergie (DOE), a justement cet objectif. Trouver des moyens de ramener la production d’hydrogène propre par électrolyse à environ un dollar par kilogramme. Soit peu ou prou le coût de production de l’hydrogène par vaporeformage de méthane, la technique la plus utilisée aujourd’hui pour produire de l’hydrogène, et cette dernière a pour inconvénient d’être fortement émettrice de dioxyde de carbone (CO₂).

C’est dans le cadre de l’Hydrogen Shot que des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont étudié les opportunités que pourrait offrir l’éolien offshore en matière de production d’hydrogène vert.

L’éolien offshore, la moins variable des sources renouvelables intermittentes

Pour comprendre la difficulté à produire de l’hydrogène vert à un prix acceptable, rappelons que les électrolyseurs sont des technologies réputées sensibles à leurs conditions de fonctionnement. Des variations dans l’intensité électrique de leur alimentation — comme celles que génère une connexion à une source de type solaire ou éolienne — peuvent ainsi nuire à leur efficacité et à leur durabilité. Une revue de 130 publications scientifiques vient encore de le montrer. Et en attendant que des progrès soient faits dans la compréhension globale des impacts de l’intermittence sur le fonctionnement et les performances des électrolyseurs, les regards semblent vouloir se tourner vers celle qui s’avère la moins variable de sa catégorie, l’énergie éolienne offshore.

La start-up nantaise Lhyfe s’est ainsi lancée dans la conception d’une plateforme pilote de production d’hydrogène offshore. Après plusieurs mois d’expérimentation, Sealhyfe et son électrolyseur de 1 mégawatt ont démontré la faisabilité d’une telle production. Y compris en conditions environnementales sévères. Prochaine étape, commercialiser dès 2026 jusqu’à 4 tonnes par jour d’un hydrogène vert produit en mer et exporté par pipeline.

De l’hydrogène produit à terre à partir d’une électricité produite en mer

D’accord. Mais à quel prix ? C’est la question à laquelle les chercheurs du NREL ont tenté de répondre. Selon eux, utiliser de l’électricité produite en mer par des éoliennes pourrait être un moyen économique d’obtenir de l’hydrogène vert. À certaines conditions, toutefois. Et celles envisagées par Lhyfe n’en font pour l’heure pas partie. En cause, une faisabilité technique qu’ils jugent encore peu établie. « Pour exploiter pleinement l’électricité produite par les parcs éoliens offshore pour la production d’hydrogène vert en mer, d’importants électrolyseurs sont nécessaires, ainsi que des équipements auxiliaires pour le traitement de l’eau — sa désalinisation, notamment —, le stockage de l’hydrogène et son transport. Le défi est de taille », précisent les chercheurs du NREL dans un communiqué.

Leurs travaux mettent tout de même en évidence un scénario qui pourrait mener, d’ici 2030, à la production d’un hydrogène vert à moins de 2 dollars le kilo – de quoi le rendre compétitif au moins pour certaines applications. Pour y arriver, il faudrait envisager de produire cet hydrogène à terre, à partir d’une eau douce. Avec un électrolyseur alimenté par des câbles haute tension reliés à des éoliennes offshore.

Plusieurs conditions pour produire de l’hydrogène avec des éoliennes offshores

Parmi les sites modélisés, celui de la baie de New York apparait comme le plus prometteur. Les chercheurs imaginent un parc éolien non flottant — grâce aux faibles profondeurs des eaux — de 1 gigawatt (GW) qui pourrait alimenter efficacement un électrolyseur grâce à des vents plutôt forts et constants. Le fait que la baie se trouve proche de potentiels consommateurs aiderait aussi à la faire profiter de coûts actualisés de l’hydrogène (LCOH) — qui comprennent l’intégralité du système éolien, du transport électrique et du système à hydrogène — les plus bas. Mais pour relever le défi, il faudra tout de même aussi compter de préférence sur des moyens de stockage géologique de l’hydrogène — des cavernes souterraines, par exemple, qui aident à faire baisser le LCOH de 20 à 30 % — et sur des incitations politiques aussi bien sur le déploiement de l’éolien offshore que sur la production d’hydrogène vert.

Les chercheurs notent enfin que dans les cas où les profondeurs nécessitent le recours à de l’éolien offshore flottant — comme au large de la Californie, par exemple —, il faudra encore attendre quelques années supplémentaires avant d’espérer produire de l’hydrogène vert à un coût compétitif. En raison des coûts plus élevés de ces éoliennes encore innovantes.