Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
Cette étude harmonise deux modèles énergétiques mondiaux pour révéler que, bien que le commerce de l'hydrogène soit essentiel pour une décarbonation conforme aux accords de Paris, il restera probablement plus concentré au niveau régional avec un commerce international liquide limité, contrastant avec les récits politiques actuels qui surestiment les marchés mondiaux.
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L'hydrogène est souvent décrit comme le carburant du futur, un vecteur d'énergie propre qui pourrait aider le monde à s'éloigner de la combustion du charbon, du pétrole et du gaz. Contrairement aux combustibles fossiles, qui rejettent du dioxyde de carbone lors de la combustion, l'hydrogène peut être produit à partir d'électricité renouvelable et d'eau, n'émettant que de la vapeur d'eau lors de son utilisation. Actuellement, la majeure partie de l'hydrogène est fabriquée à partir de gaz naturel et utilisée au sein de complexes industriels, souvent juste à côté de l'endroit où il est créé. Cependant, alors que le monde cherche à limiter le réchauffement climatique à 1,5 ou 2 degrés Celsius, le rôle de l'hydrogène devrait s'étendre considérablement. Il pourrait alimenter les camions lourds, chauffer les usines et alimenter les navires, des secteurs difficiles à électrifier directement. Comme le soleil brille et que le vent souffle dans différents endroits avec des intensités différentes, certaines régions seront capables de produire de l'hydrogène bien moins cher que d'autres. Cette réalité a déclenché une conversation mondiale sur la question de savoir si les pays devraient échanger de l'hydrogène à travers les océans, tout comme ils échangent aujourd'hui du pétrole et du gaz, afin d'équilibrer l'offre et la demande.
Une équipe de chercheurs de l'University College London et de l'Institut international d'analyses systémiques a entrepris de tester la réalité de ce marché mondial de l'hydrogène. Ils voulaient savoir si les plans commerciaux ambitieux annoncés par les gouvernements du monde entier correspondent réellement aux voies les plus efficaces et les moins coûteuses vers un avenir énergétique propre. Pour trouver la réponse, ils ne se sont pas appuyés sur un seul modèle informatique ou un seul ensemble d'hypothèses. Au lieu de cela, ils ont réuni deux des modèles de systèmes énergétiques les plus sophistiqués au monde, TIAM-UCL et MESSAGEix, pour lancer une série de simulations parallèles. Ces modèles agissent comme des jumeaux numériques détaillés de l'ensemble de l'économie mondiale, calculant comment l'énergie circule de la production à la consommation sous des règles climatiques strictes. Les chercheurs ont demandé à ces modèles de cartographier la voie vers un monde à 1,5 et 2 degrés, en testant différents scénarios : et si le commerce de l'hydrogène était facile d'accès ? Et si les gouvernements imposaient des objectifs commerciaux trop élevés ? Et que se passe-t-il si nous supprimons entièrement le commerce international ?
Les simulations ont révélé un avenir plus local et moins global que ce que suggèrent de nombreuses stratégies politiques actuelles. Bien que l'hydrogène devienne effectivement une part massive du mix énergétique mondial, passant de son niveau actuel pour fournir entre 90 et 130 exajoules par an d'ici la fin du siècle, le commerce de ce carburant sera très différent du commerce du pétrole. Les modèles montrent que la grande majorité des mouvements d'hydrogène se produira au sein des régions, voyageant par pipelines ou par camions sur de courtes distances plutôt qu'en traversant les océans. Dans les scénarios climatiques les plus ambitieux, la quantité d'hydrogène échangée internationalement sous forme liquide sur des navires devrait être assez faible, n'atteignant que entre 1 et 6 exajoules par an d'ici 2050. Ce commerce international devrait également arriver plus tard que beaucoup l'espèrent, ne devenant une partie significative du système qu'au cours des années 2050 ou même 2060, une fois que l'infrastructure locale sera déjà établie.
Cette conclusion contraste nettement avec la vague actuelle de stratégies nationales d'hydrogène, où des dizaines de pays ont fixé des objectifs audacieux d'importation ou d'exportation d'hydrogène d'ici 2030 et 2050. Lorsque les chercheurs ont forcé leurs modèles à atteindre ces objectifs gouvernementaux spécifiques, les résultats ont montré un décalage clair. Les volumes commerciaux nécessaires pour atteindre ces objectifs politiques étaient plus du double de ce que les modèles prédisaient comme étant la voie la plus rentable. Dans ces scénarios « dictés par les politiques », le commerce de l'hydrogène est apparu des décennies plus tôt que dans les scénarios optimisés par les coûts, et les volumes étaient bien plus élevés. Les chercheurs suggèrent que si ces objectifs témoignent d'une volonté politique, ils pourraient être en décalage avec les réalités physiques et économiques de la construction d'un nouveau système énergétique mondial. Si les pays construisent des infrastructures d'exportation massives basées sur ces cibles trop optimistes, ils risquent de créer des actifs coûteux qui resteront inutilisés parce que la demande mondiale ne se concrétisera pas aussi rapidement que prévu.
L'étude a également mis en évidence les parties du monde qui sont susceptibles d'être les principaux acteurs de cette nouvelle économie. Les simulations ont systématiquement désigné des régions comme l'Europe, le Japon et la Corée du Sud comme de grands importateurs, devant faire venir de l'hydrogène car elles manquent d'espace ou de ressources pour en produire suffisamment localement. À l'inverse, des régions dotées d'énergies renouvelables abondantes, telles que l'Australie, certaines parties de l'Amérique latine et le Moyen-Orient, sont apparues comme des exportateurs naturels. Cependant, les modèles ont montré que même pour ces exportateurs, le marché ne ressemblera pas aux marchés pétroliers mondiaux centralisés du passé. Au lieu de cela, l'économie de l'hydrogène sera plus distribuée. La plupart des pays produiront probablement assez d'hydrogène pour leurs propres besoins ou commerceront avec leurs voisins immédiats, ne comptant sur le transport maritime international que pour une petite fraction de leur approvisionnement total. Cette structure suggère que l'indépendance énergétique est plus réalisable qu'on ne le pensait auparavant, à condition que les pays se concentrent sur la construction de réseaux de production locaux et de pipelines régionaux plutôt que d'attendre un boom du transport maritime mondial.
En fin de compte, la recherche suggère que la voie vers un avenir propre pour l'hydrogène nécessite de la patience et de la coordination. La technologie pour échanger de l'hydrogène à travers les océans existe, mais l'argument économique n'est pas aussi fort ou aussi immédiat que l'élan politique actuel le laisse entendre. Les modèles indiquent que la manière la plus efficace de décarboner le monde est de construire d'abord des réseaux locaux et régionaux robustes, permettant à l'hydrogène de circuler là où il est le moins cher à produire et le plus nécessaire à la consommation. Le commerce international jouera un rôle, mais un rôle de soutien, émergeant lentement à mesure que le système mûrit. Pour les gouvernements, la leçon est claire : aligner les stratégies nationales sur le rythme lent et régulier du développement des infrastructures et sur les réalités des coûts sera plus efficace que de poursuivre des objectifs commerciaux agressifs que le système mondial ne sera peut-être pas prêt à supporter. L'avenir de l'hydrogène est brillant, mais il se construira probablement région par région, et non par une seule et massive vague mondiale.
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