Résumé
L'un des plus grands défis associés à l'abandon des combustibles fossiles dans la production d'énergie est de savoir comment stocker l'électricité produite à partir de sources renouvelables. Les énergies renouvelables comme l'énergie éolienne et solaire doivent être stockées de manière fiable car elles ne sont pas produites en continu. L'hydrogène pourrait être un élément essentiel de la solution à ce problème, ce qui a entraîné un élan d'innovation associé à cette technologie.
Points Clés :
- L'hydrogène, qui peut être produit par l'électrolyse de l'eau, est appelé à devenir un élément essentiel de la solution pour mettre fin à notre dépendance à l'égard des combustibles fossiles
- La production d'énergies renouvelables peut être intermittente - car elle dépend de facteurs tels que la météo - et la composition chimique de l'hydrogène permet de stocker cette énergie jusqu'à son utilisation
- Si de nombreux défis doivent être relevés avant que l'hydrogène ne soit largement adopté (il faut notamment faire la preuve de son efficacité), il pourrait offrir d'importantes opportunités d'investissement en tant que technologie transformatrice
En décembre 2019, à Kobe, au Japon, le premier transporteur d'hydrogène liquide au monde a été lancé. Ce navire, baptisé « Suiso Frontier », peut transporter jusqu'à 1.250 m3 d'hydrogène, soit environ la moitié du volume d'une piscine olympique, à -253°C. Bien que cette nouvelle soit passée inaperçue dans une grande partie du monde, elle a marqué le début d'une phase essentielle de la transition des combustibles fossiles vers une économie sans carbone.
Pourquoi? Parce que les propriétés chimiques de l'hydrogène permettent de stocker l'énergie pour une utilisation ultérieure. Le « découplage » de la production et de la consommation d'électricité est l'un des grands défis auxquels sont confrontées les énergies vertes telles que l'éolien ou le solaire. Il s'agit de sources d'énergie intermittentes car elles dépendent de facteurs comme la météo. Dès lors qu'elles ne permettent pas de produire un flux d'électricité en continu, l'énergie générée doit être stockée pour une utilisation ultérieure. Et l'hydrogène pourrait faire partie de la solution.
Comment ça marche
L'hydrogène est produit par l'électrolyse de l'eau, processus durant lequel l'hydrogène et l'oxygène sont séparés. L'eau est une excellente « matière première » car elle est généralement disponible partout et elle est non polluante. Une électricité sans carbone provenant du vent, du soleil ou d'autres sources d'énergie renouvelables peut être utilisée pour transformer l'eau en hydrogène de manière « propre ». Puis, lorsque l'énergie propre est nécessaire, l'hydrogène peut être transformé en électricité grâce à une pile à combustible ou une turbine. Cela ressemble beaucoup à la façon dont le gaz naturel est utilisé pour la production d'électricité, le chauffage et divers processus industriels.
L'hydrogène peut être utilisé pour résoudre certains des plus gros problèmes posés par la « transition énergétique » vers une économie sans combustibles fossiles :
- L'hydrogène peut fournir une énergie propre aux industries polluantes comme le ciment ou l'acier, qui dépendent encore fortement des combustibles fossiles mais ont besoin d'énormes quantités d'énergie qu'il est difficile d'obtenir à partir d'autres sources à faibles émissions.
- L'un des problèmes de la production d'énergies renouvelables est qu'elle tend à déstabiliser les réseaux d'alimentation électrique existants, qui ont été conçus pour des méthodes de production fiables et prévisibles. L'hydrogène permet de stocker l'électricité en période de surproduction et peut contribuer à renforcer la part des énergies renouvelables au sein du mix de la production d'énergie.
- À l'image des combustibles fossiles tels que le gaz naturel, l'hydrogène est très inflammable. Cela signifie que les infrastructures et les technologies nécessaires - par exemple les pipelines et les stations-service - sont également similaires. Il devrait donc être plus facile de promouvoir l'utilisation de l'hydrogène à grande échelle.
Les inconvénients de l'hydrogène
L'hydrogène présente de nombreux avantages mais aussi d'importants inconvénients :
- Il doit être transporté sous haute pression et à très basse température, et la quantité d'énergie requise pour son refroidissement peut le rendre moins rentable.
- Certains aspects de la chaîne de valeur de l'hydrogène sont inefficients. Par exemple, lors de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau, seulement 80% de l'électricité utilisée est transformée en hydrogène. Le reste est perdu sous l'effet de la chaleur ou de la friction.
- La manière dont l'hydrogène est consommé peut également s'avérer inefficace. L'utilisation de l'hydrogène dans une pile à combustible pour générer de l'électricité n'est efficace qu'à environ 60%.1 Cette efficacité peut tomber à 29% lorsque l'hydrogène est brulé dans une turbine.2 En comparaison, une batterie lithium-ion affiche une efficacité énergétique d'environ 80% pour 10 années d'utilisation.3
L'hydrogène est un élément essentiel de la solution
L'hydrogène n'est pas une solution de stockage d'énergie parfaite. Mais bien que les batteries soient plus efficaces que l'hydrogène sur le plan énergétique, par exemple, leur capacité est limitée. L'hydrogène permet de stocker de plus grandes quantités d'énergie à un coût nettement inférieur que les batteries, ce qui en fait une bonne solution pour les parcs éoliens ou les applications en réseau.
Mais il ne s'agit pas de faire un choix entre les deux. Pour une transition énergétique réussie, la solution pourrait bien être un mélange de différentes technologies de stockage, comprenant les batteries et l'hydrogène. Et aucune solution de stockage ne permettra de réduire les émissions de carbone tant que la production d'électricité continuera de dépendre fortement des combustibles fossiles. Cependant, un meilleur stockage pourrait favoriser un déploiement à grande échelle des énergies renouvelables. Actuellement, le mix énergétique repose encore largement sur le charbon, le gaz et le nucléaire (voir graphique). Pour réduire de manière significative les émissions de carbone, il va falloir augmenter fortement la proportion des énergies renouvelables.
Selon l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), il faudrait tripler la capacité installée d'éoliennes terrestres et décupler celle des éoliennes offshore au cours de la prochaine décennie pour respecter l'objectif de réchauffement climatique de 2 degrés d'ici 2050.4 Sans les technologies de stockage comme l'hydrogène, un développement aussi massif des énergies renouvelables n'aurait aucun sens et pourrait même mettre en péril les réseaux électriques mondiaux.
Pour lutter avec succès contre le changement climatique, le monde doit modifier son mix de production d'électricité
Source: IE, Bloomberg NEF.
Le « Suiso Frontier » pourrait donc marquer le point de départ de l'économie de l'hydrogène et entraîner une croissance sans précédent des capacités des énergies renouvelables au cours des prochaines décennies. Le Japon pourrait faire figure de pionnier dans le développement de nouvelles technologies associées à l'hydrogène. En tant que pays où ce navire révolutionnaire a été lancé, le Japon semble déterminé à faire la démonstration de ses capacités industrielles en matière d'hydrogène - y compris aux Jeux olympiques de 2021, où la flamme olympique fonctionnera à l'hydrogène. Parallèlement, la première phase de la stratégie de l'Union européenne pour l'hydrogène prévoit l'installation d’électrolyseurs ayant une capacité de production d’hydrogène renouvelable d’au moins 6 gigawatts dans l'UE, et la production d'un million de tonnes d'hydrogène renouvelable d'ici 2024. Elle prévoit également le déploiement à grande échelle des technologies de l'hydrogène renouvelable dans tous les secteurs difficiles à décarboner d'ici 2050.
Bien que l'hydrogène ne constitue qu'une pièce du puzzle beaucoup plus vaste qu'est la transition énergétique, il est clair que les investisseurs disposeront d'un nombre croissant d'opportunités d'investir dans cette technologie potentiellement transformatrice.
David Finger
Gérant de portefeuille senior, Global Thematic Equity
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À propos des Objectifs de développement durable des Nations Unies L'ensemble des membres des Nations Unies a adopté les 17 Objectifs de développement durable en 2015 dans le cadre du Programme de développement durable à l'horizon 2030, qui définit un plan sur 15 ans pour atteindre ces objectifs. Les ODD répondent à une série de besoins sociaux, notamment l'éducation, la santé, la protection sociale et les opportunités d'emploi, tout en s'attaquant au changement climatique et à la protection de l'environnement. Ils servent de cadre pour promouvoir la prospérité tout en protégeant la planète pour favoriser un avenir meilleur et plus durable pour tous. |
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Résumé
La pandémie de coronavirus a recentré notre attention sur la valeur de l’alimentation, et la question « comment faire pousser des graines » fait partie des plus fréquentes sur Internet. Pourtant, même avant la pandémie, l'ensemble du système d'approvisionnement en nourriture était extrêmement inefficace. Et si rien n'est fait, la situation ne peut qu'empirer. La bonne nouvelle, c'est que le secteur privé peut répondre aux Objectifs de développement durable des Nations Unies en investissant dans des innovations qui permettent d'améliorer la durabilité de l'économie alimentaire, avec l'objectif de le faire de manière rentable.
Points Clés :
- Des millions de personnes vivent dans la faim, mais un tiers de toute la nourriture produite est gaspillée tout au long de la chaîne d'approvisionnement
- Dès lors que notre système actuel de production alimentaire est nocif pour l'environnement, la solution ne consiste pas simplement à produire plus de nourriture selon les mêmes méthodes
- Le monde a besoin d'investissements dans des systèmes innovants pour améliorer la durabilité de notre approvisionnement alimentaire - et l'alignement sur les Objectifs de développement durable des Nations Unies peut fournir des indications utiles sur les domaines dans lesquels on peut investir pour favoriser une meilleure sécurité alimentaire
- L'agriculture de précision basée sur des données, les méthodes d'« agriculture verticale » et l'aquaponie peuvent améliorer la manière dont les aliments sont cultivés. Parallèlement, certaines entreprises lancent des méthodes innovantes d'emballages plus durables et de réduction des déchets alimentaires
- La création d'alternatives aux protéines animales et la promotion du bien-être des personnes et des animaux peuvent répondre aux défis nutritionnels et environnementaux
SDG-related insights
1 UNICEF, Heckman et Klenow (1997), Crespo Cuaresma, Lutz et Sanderson (2012), Thomas et Burnett (2013), Patrinos et Psacharopoulos (2013)
2 UNESCO, Diriger l’ODD 4 - Éducation 2030
3 HolonIQ, Smart Estimates, janvier 2019
4 Ibid, Allianz Global Investors
5 Global Silicon Valley, Citi, Allianz Global Investors
6 HolonIQ Smart Estimates, février 2019
7 Ministère de l'éducation chinois, UNESCO ; l'UNESCO définit officiellement le taux brut de scolarisation comme le « Nombre d’étudiants scolarisés dans un niveau d’enseignement donné, quel que soit leur âge, exprimé en pourcentage de la population de la tranche d’âge théorique qui correspond à ce niveau d’enseignement ».
8 HolonIQ, 10 charts that explain the Global Education Technology Market
9 HolonIQ, 10 charts that explain the Global Education Technology Market
10 HolonIQ, USD 4.5 billion Global EdTech Venture Capital for 1H 2020
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