Le Nord-Est est en passe de devenir un “hub hydrogène”

Si vous le rencontrez, c’est peut-être sur l’autoroute. En descendant l’I-95 de Boston à New York, vous vous arrêterez à une aire de repos et remarquerez un panneau annonçant «carburant à hydrogène propre». Lorsque vous passez devant un 18 roues garé dans le parking, vous pouvez apercevoir un autocollant près du bouchon d’essence – des lettres vertes indiquant “powered by H2”.

D’un autre côté, il pourrait être beaucoup plus proche de chez vous. Un nouveau parc industriel est proposé dans votre communauté. Les plans de conception comprennent un groupe de bâtiments quelconques, de grands réservoirs métalliques et un ensemble d’éoliennes ou de panneaux solaires. Le projet peut apporter des avantages tels que des emplois et des financements pour des initiatives locales. Mais certains s’inquiètent des risques environnementaux et de la valeur des propriétés. Le spectre d’un nouveau pipeline d’hydrogène commence à hanter les gros titres locaux.

Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses façons possibles pour les habitants du Nord-Est de vivre la transition énergétique qui se déroule autour d’eux si le ministère de l’Énergie choisit la région pour devenir un « centre d’hydrogène propre ».

“Cela reste vraiment abstrait, à ce stade”, a déclaré Rachel Fakhry, qui dirige le portefeuille de l’hydrogène et de l’innovation énergétique au Natural Resources Defense Council. “Nous voyons apparaître des hubs et des clusters à l’échelle mondiale, mais c’est encore un concept vraiment nébuleux.”

La loi bipartite sur les infrastructures que le Congrès a adoptée en 2021 a donné 8 milliards de dollars au ministère de l’Énergie, ou DOE, pour soutenir le développement d’au moins quatre «hubs» régionaux pour l’hydrogène propre, qui est considéré comme un carburant alternatif prometteur aux carburants fossiles pour un variété d’industries. Et bien que le DOE n’ait pas encore commencé à solliciter des propositions, ni même à définir ce qu’est un «hub», les gouvernements et les entreprises de tous les États-Unis se réunissent déjà pour se disputer le financement.

Le mot « hub » peut évoquer une zone relativement petite avec une forte concentration d’activités, comme le centre-ville d’une ville ou un port. Mais certains des hubs potentiels, comme un partenariat proposé entre New York, le Connecticut, le Massachusetts et le New Jersey, montrent à quel point le concept pourrait s’avérer tentaculaire.

“C’est plus qu’un simple projet ou une démonstration, c’est vraiment un écosystème régional plus large qui est destiné à être avancé”, a déclaré Doreen Harris, présidente et chef de la direction de la New York State Energy Research Development Authority, ou NYSERDA.

Alors, à quoi pourrait ressembler cet écosystème ? Dans certaines régions du pays, où l’hydrogène fait déjà partie de l’économie, cela pourrait ressembler à la conversion des infrastructures et des industries existantes en procédés plus propres. Mais dans le Nord-Est, cela signifie construire quelque chose de totalement nouveau. Grist s’est entretenu avec des représentants de l’État, des représentants de l’industrie et des experts en politique climatique pour commencer à reconstituer une image de la façon dont l’hydrogène pourrait transformer la région. Leurs réponses soulèvent des questions plus importantes sur le rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique et sur la mesure dans laquelle il pourrait soit reproduire l’infrastructure actuelle des combustibles fossiles, soit jouer davantage un rôle de soutien dans l’économie énergétique du futur.

Le carburant hydrogène peut alimenter bon nombre des mêmes activités que les combustibles fossiles alimentent aujourd’hui, sans libérer de gaz qui réchauffent le climat. Mais contrairement aux combustibles fossiles, qui peuvent être extraits du sol, l’hydrogène doit être fabriqué. Aujourd’hui, il est produit à partir de gaz naturel et de charbon selon un processus énergivore qui émet du carbone. Plus de 2 % des émissions mondiales proviennent actuellement de la production d’hydrogène. La majeure partie de l’hydrogène que nous produisons est utilisée comme ingrédient dans le raffinage du pétrole, la production d’engrais et d’autres procédés industriels.

L’astuce pour un hydrogène plus propre consiste soit à ajouter des équipements au processus de production d’hydrogène traditionnel pour capturer les émissions, soit à les éliminer complètement en produisant le carburant par un processus différent appelé électrolyse, qui utilise l’électricité pour séparer les molécules d’eau en hydrogène et oxygène. Si l’électricité provient d’une source propre, comme des éoliennes ou une centrale nucléaire, l’hydrogène sera également sans émissions.

Actuellement, la production d’hydrogène propre est un véritable défi pour la poule et l’œuf, car il est toujours plus cher que les combustibles fossiles eux-mêmes, et la demande est faible. Le programme de hubs du DOE est conçu pour constituer simultanément des réseaux de producteurs, d’utilisateurs et l’infrastructure nécessaire pour les relier.

Le programme commencera également à répondre à des questions clés sur les endroits où l’hydrogène peut concurrencer d’autres solutions climatiques. Il existe de nombreuses industries où l’hydrogène propre pourrait remplacer les combustibles fossiles, mais d’autres solutions, comme l’utilisation directe d’électricité propre, pourraient être plus efficaces et économiques. L’initiative du pôle hydrogène pourrait aider à prouver quelles applications ont un sens financier et pratique.

“C’est vraiment un programme de démonstration”, a déclaré Emily Kent, responsable des politiques pour les carburants sans carbone au Clean Air Task Force, une organisation environnementale à but non lucratif. « Du côté de la production, nous démontrons que nous pouvons produire de l’hydrogène avec une très faible intensité de gaz à effet de serre. Du côté de l’utilisation finale, nous démontrons que nous pouvons utiliser l’hydrogène de manières inédites. »

La gouverneure de New York, Kathy Hochul, a annoncé l’accord entre son État, le Connecticut, le Massachusetts et le New Jersey pour demander conjointement le financement du DOE en mars. Le communiqué de presse a nommé 40 partenaires supplémentaires, dont des entreprises de technologie de l’hydrogène, des services publics et des universités, qui contribueront à la vision d’un pôle hydrogène du nord-est.

Les quatre États du partenariat du Nord-Est ont tous mis en place des lois exigeant qu’ils débarrassent leurs réseaux électriques, leurs routes et une grande partie du reste de leurs économies des émissions de carbone au cours des prochaines décennies. Harris de NYSERDA a déclaré que New York se concentrait sur la conversion d’une grande partie de l’économie pour qu’elle fonctionne avec de l’électricité propre. “Mais il y a des endroits où les carburants sont utiles”, a-t-elle déclaré.

Certains de ces endroits incluent le transport moyen et lourd, comme ces semi-remorques garés à l’aire de repos. L’un des partenaires énumérés dans l’annonce de Hochul est Cummins, une entreprise qui construit des moteurs pour les camions de livraison, les bus, les poids lourds, les navires, les trains et les véhicules agricoles et de construction. “Nous sommes intéressés par la décarbonisation de notre industrie et avons un plan pour atteindre zéro émission nette d’ici 2050 dans toutes nos applications”, a déclaré un porte-parole de la société à Grist. Cummins a déjà construit des piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène pour propulser des trains et des camions en Europe et un ferry à San Francisco. (Les piles à combustible peuvent convertir l’énergie chimique d’un combustible comme l’hydrogène ou le méthane en énergie électrique, sans aucune combustion.)

Mais les poids lourds sont un bon exemple de l’incertitude quant à savoir où et comment l’hydrogène l’emportera sur l’électrification. Des entreprises comme Volvo et Tesla investissent dans le développement de camions fonctionnant sur batteries. “Il y a toujours un point d’interrogation”, a déclaré Fakhry du Conseil de défense des ressources naturelles. « L’hydrogène pourra-t-il supplanter les camions électriques ? Nous ne le savons pas, car les camions électriques font de très fortes avancées. La politique va jouer un grand rôle pour répondre à cette question, a-t-elle déclaré, notamment si le DOE décide de donner la priorité aux investissements dans le camionnage à hydrogène.

L’industrie du transport maritime est un domaine où les carburants propres comme l’hydrogène sont plus susceptibles de supplanter les batteries. New York et le New Jersey abritent le plus grand port à conteneurs de la côte Est. “Je sais que nous n’allons pas traverser l’océan Atlantique par batterie de si tôt”, a déclaré Arne Ballantine, PDG d’Ohmium, une société développant des électrolyseurs pour produire de l’hydrogène propre qui s’est également associée au hub du Nord-Est. Les batteries d’aujourd’hui ne sont tout simplement pas assez avancées pour alimenter un navire pesant des centaines de milliers de tonnes.

L’hydrogène propre pourrait éventuellement alimenter les navires de transport maritime ainsi que certaines activités à terre, comme les machines lourdes utilisées pour charger et décharger les marchandises. Cette transition pourrait avoir des avantages mesurables pour la santé des communautés voisines qui sont actuellement polluées par des émissions dangereuses d’oxydes de soufre, d’oxydes d’azote et de particules lorsque les navires sont inactifs dans le port. Mais cela dépend de la transition des navires vers des piles à combustible, qui n’émettraient aucun polluant, plutôt que vers des moteurs plus traditionnels brûlant de l’hydrogène, ce qui le ferait.

Il existe d’autres moyens par lesquels l’hydrogène propre pourrait transformer le Nord-Est qui peuvent être moins visibles, comme dans la production d’électricité. Il y a un débat féroce sur le rôle que l’hydrogène devrait jouer sur le réseau électrique, car l’utilisation directe de l’électricité renouvelable est toujours plus efficace que l’utilisation de cette électricité pour fabriquer de l’hydrogène propre, uniquement pour transformer l’hydrogène en électricité. Le principal avantage de l’hydrogène est qu’il peut être stocké en grande quantité pendant de longues périodes et retransformé en électricité au besoin.

Harris a également déclaré que le Nord-Est pourrait utiliser de l’hydrogène propre dans les processus industriels qui nécessitent des températures extrêmement élevées qui sont plus difficiles à atteindre avec l’électricité. Nucor, une entreprise sidérurgique avec des usines dans le nord de l’État de New York et du Connecticut, est répertoriée comme partenaire dans l’annonce du hub de Hochul. La société n’a pas répondu à la demande de commentaires de Grist sur l’opportunité ou la manière d’utiliser de l’hydrogène propre, mais des études ont montré que l’hydrogène propre présente l’une des voies les plus prometteuses pour réduire les émissions de la sidérurgie.

En ce qui concerne la production, Harris était clair sur le fait que la proposition de hub du Nord-Est se concentrerait sur l’hydrogène fabriqué à partir d’électricité, et non de gaz naturel. Cela signifie puiser dans les vastes ressources hydroélectriques qui existent déjà dans la région, ainsi que dans les nouveaux parcs solaires et éoliens terrestres et offshore qui seront construits dans les années à venir.

Mais cela pourrait également signifier que la région devra construire beaucoup plus de parcs solaires et éoliens que ce qui serait autrement nécessaire uniquement pour l’électricité. Dans des commentaires au DOE, le Clean Air Task Force a exhorté l’agence à donner la priorité aux producteurs d’hydrogène qui utilisent des énergies renouvelables “supplémentaires”, c’est-à-dire ceux qui construisent leurs propres énergies renouvelables ou signent des accords d’achat avec des développeurs d’énergies renouvelables, plutôt que ceux qui exploitent simplement les énergies propres existantes. sources d’énergie. “Afin que vous ne l’enleviez pas en aidant à nettoyer le secteur de l’électricité”, a expliqué Kent du Clean Air Task Force. “Vous ajoutez à cela.”

Il y a beaucoup de variations dans ce à quoi pourraient ressembler ces usines d’hydrogène. New York subventionne déjà la construction de « la plus grande usine d’hydrogène vert d’Amérique du Nord », dans le comté de Genesee, entre Buffalo et Rochester. Il sera construit et exploité par une société appelée Plug Power. Les plans du site présentés au conseil d’aménagement du comté comprenaient un bâtiment de 40 000 pieds carrés abritant les électrolyseurs de l’entreprise et un «bâtiment de compresseurs» de 68 000 pieds carrés. Les représentants de la société ont déclaré au conseil d’administration que l’hydrogène sera transporté par camion-citerne vers des clients dans tout le nord-est, notamment Walmart, Kroger, Home Depot et Amazon, qui utiliseront le carburant pour alimenter des chariots élévateurs et d’autres machines d’entrepôt. Le site utilisera 280 000 gallons d’eau par jour.

Les usines de production d’hydrogène pourraient également être beaucoup plus petites. Les électrolyseurs d’Ohmium tiennent dans une armoire de la taille de deux réfrigérateurs, a déclaré Ballantine. Le système est modulaire, c’est-à-dire qu’il peut être empilé pour produire plus ou moins d’hydrogène, et peut être installé directement sur le site où l’hydrogène sera utilisé.

Selon l’évolution de la vision d’un hub du Nord-Est, cela pourrait également signifier mélanger de l’hydrogène avec du gaz naturel dans les pipelines existants pour le transporter vers les centrales électriques et d’autres utilisateurs de gaz. De nombreux groupes environnementaux s’opposent à cette idée pour la même raison que l’industrie du gaz l’aime : cela prolongerait la durée de vie utile de ces pipelines et l’utilisation du gaz naturel.

Alors que l’hydrogène peut être transporté par camion ou produit près de ses clients, le développement de nouveaux pipelines dans la région pour transporter le carburant de l’endroit où il est produit à l’endroit où il est utilisé pourrait également être sur la table.

Mais Fakhry a déclaré qu’il était trop tôt pour commencer à prendre des décisions concernant les pipelines maintenant.

“Dans un marché encore si nouveau, où nous ne savons pas exactement d’où vient la demande et d’où viendra l’offre, et nous devons encore beaucoup apprendre, faire ces gros investissements précoces dans les pipelines est vraiment risqué », a-t-elle déclaré.

Le DOE publiera une annonce de financement officielle pour le programme hydrogène plus tard cette année, qui devrait contenir plus d’informations sur ce que l’agence recherchera dans les propositions. Mais il est peu probable que cela résolve bon nombre de ces incertitudes autour de l’hydrogène. C’est aux hubs eux-mêmes de le faire.