Electric Hydrogen utilisera des usines massives alimentées par des énergies renouvelables pour cibler un marché mondial de l’hydrogène d’une valeur de plus de 120 milliards de dollars.
Dans l’arsenal des solutions visant à réduire les émissions de carbone qui font cuire la planète et déforment les régimes climatiques, aucune n’est plus prometteuse que l’hydrogène vert, riche en énergie, fabriqué à partir d’eau et d’électricité. Mais il est beaucoup plus coûteux que l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles, qui représente la quasi-totalité du marché mondial de l’hydrogène, d’une valeur de plus de 120 milliards de dollars.
Raffi Garabedian et David Eaglesham, qui ont passé des années à rendre l’énergie solaire à grande échelle abordable pour les services publics, estiment qu’il est possible de faire de même avec l’hydrogène vert. S’ils ont raison, Electric Hydrogen, une startup qu’ils ont lancée en 2021, pourrait être rentable en quelques années et, surtout, contribuer à atteindre un objectif audacieux : assainir les industries polluantes qui fabriquent des produits tels que l’ammoniac, les produits chimiques, les produits pétroliers et l’acier. Ils veulent construire de gigantesques raffineries de carburant vert à proximité des usines qui l’utilisent, alimentées par des énergies renouvelables.
Il s’agit d’hydrogène vert pour la « décarbonisation industrielle », a déclaré le PDG Garabedian à Forbes. Pour ce faire, « il faut disposer d’un électrolyseur (produisant de l’hydrogène) vraiment bon marché et d’énergies renouvelables bon marché. Et si vous n’êtes pas connecté au réseau, les énergies renouvelables au bon endroit sont très bon marché.”
Il est également essentiel de produire beaucoup d’hydrogène. C’est pourquoi le directeur technique Eaglesham, fondateur de la société, a conçu un système de la taille d’une petite usine avec des électrolyseurs moins coûteux qui produisent jusqu’à 45 tonnes d’hydrogène vert par jour, soit l’équivalent énergétique de 45 000 gallons d’essence. Electric Hydrogen prévoit de les construire à proximité d’installations industrielles qui utilisent beaucoup de ce combustible élémentaire et, à terme, de le produire pour le même coût que l’hydrogène « gris » sale fabriqué à partir de gaz naturel qui produit beaucoup de CO2 : à peine 1,50 dollar le kilogramme.
Fondée il y a tout juste trois ans, l’entreprise basée à Natick, dans le Massachusetts, a levé plus de 600 millions de dollars auprès d’investisseurs tels que Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates, Energy Impact Partners, BP Ventures, Amazon et Honeywell. (Eaglesham a développé l’idée d’Electric Hydrogen alors qu’il était entrepreneur en résidence chez Breakthrough). L’entreprise dispose d’une installation de 10 mégawatts à San Jose, en Californie, qui produit jusqu’à 4,5 tonnes d’hydrogène par jour – l’équivalent énergétique de l’essence consommée par un conducteur américain au cours d’une décennie – et a l’intention de livrer à la fin de l’année son premier système commercial, dix fois plus grand.
Inciter les entreprises à troquer l’hydrogène dérivé des combustibles fossiles contre la variété verte est une évidence pour le climat : les applications industrielles représentent près d’un quart des émissions de CO2 aux États-Unis. Garabedian et Eaglesham pensent qu’ils sont sur le point de percer le code de l’hydrogène vert abordable, une entreprise potentiellement très lucrative. Goldman Sachs estime que la valeur du marché mondial de l’hydrogène pourrait doubler pour atteindre 250 milliards de dollars d’ici 2030, grâce à l’arrivée de l’hydrogène vert.
Les États-Unis utilisent au moins 10 millions de tonnes métriques d’hydrogène par an, pratiquement toutes produites par vaporisation du gaz naturel. Il s’agit d’un processus à forte intensité de carbone, qui génère au moins 8 kilogrammes de CO2 pour chaque kilogramme d’hydrogène produit, selon l’institut de recherche sur l’énergie RMI.
Le passage à des formes plus écologiques « aurait un impact et constitue une priorité », a déclaré Doug Vine, directeur de l’analyse énergétique au Center for Climate and Energy Solutions, un groupe de réflexion sur la politique environnementale situé à Arlington, en Virginie. Le défi consistera à trouver de nouvelles quantités d’énergie renouvelable.
« Le département de l’énergie estime qu’il faudrait 500 térawatts d’électricité pour produire 10 millions de tonnes d’hydrogène vert », explique Doug Vine. « Cela représente une augmentation de près de 13 % de la production actuelle d’électricité aux États-Unis.
Garabedian et Eaglesham, anciens directeurs techniques de First Solar, ne sont pas inquiets. « À long terme, il y aura beaucoup d’additionnalité », a déclaré M. Garabedian. « Se préoccuper de cela à court terme est une fausse piste.”
Un changement de donne à la fois positif et négatif
L’hydrogène est depuis longtemps considéré comme une source potentielle d’énergie propre, mais il s’est heurté à des difficultés techniques au cours des deux dernières décennies. C’est l’élément le plus abondant de l’univers, mais il n’est pas bon marché de le produire à partir de sources sans carbone et il est coûteux de le comprimer, de le stocker et de le déplacer. Il est donc préférable de l’utiliser à proximité du point de production. (C’est la raison pour laquelle le prix de détail de l’hydrogène dans les stations-service californiennes pour les voitures à hydrogène atteint 36 dollars le kilogramme).
Les électrolyseurs qui produisent de l’hydrogène utilisent des membranes coûteuses, des dispositifs de filtrage constitués de couches de film plastique de haute technologie recouvertes de traces de matériaux coûteux tels que le platine et l’iridium. Leur coût et leur complexité placent l’hydrogène vert dans une position très désavantageuse par rapport au processus de reformage du méthane à la vapeur auquel les gros utilisateurs d’hydrogène ont recours aujourd’hui.
Pour remédier à cette situation, Electric Hydrogen a créé une usine d’hydrogène standardisée qui combine des électrolyseurs puissants avec des réservoirs de séparation des gaz, des systèmes d’alimentation électrique, de gestion thermique et de traitement de l’eau. Les membranes utilisées par les électrolyseurs proviennent de fabricants de gros volumes qui les produisent pour des procédés chimiques et la filtration de l’eau, une option moins coûteuse que la création d’une conception entièrement nouvelle, a déclaré M. Garabedian. M. Eaglesham a indiqué que l’entreprise avait également mis au point une méthode unique permettant d’obtenir plus d’hydrogène par électrolyseur que des concurrents tels que Plug et Accelera, ce qui réduit le coût global. Il est également essentiel de le faire à grande échelle.
« Nous sommes partis de très loin, en cherchant à atteindre une taille suffisante pour nous attaquer à une usine chimique de l’envergure de la nôtre. Les usines chimiques sont monstrueusement grandes », a déclaré M. Eaglesham. « Nous avons essayé de concevoir un électrolyseur qui ressemble à une usine chimique.
La furie des 45 V
L’accent mis par Electric Hydrogen sur l’exploitation des sources d’énergie renouvelables s’aligne également sur les règles proposées pour le nouveau crédit de production d’hydrogène « 45V » du département du Trésor, qui fournit jusqu’à 3 dollars par kilogramme d’hydrogène propre. Les lignes directrices ne sont pas définitives, mais une proposition publiée en décembre 2023 donne la priorité à l’utilisation d’énergies renouvelables à tout moment, plutôt qu’à l’utilisation d’énergie produite par le réseau à partir de combustibles fossiles.
De nombreuses entreprises développant des systèmes à hydrogène vert ont réagi avec colère à la proposition, estimant qu’elle est trop stricte pour une industrie naissante. « La grande majorité de nos membres ne sont pas satisfaits des directives telles qu’elles sont rédigées”, a déclaré à Forbes Frank Wolak, président-directeur général de la Fuel Cell and Hydrogen Energy Association (association des piles à combustible et de l’énergie hydrogène). Plug Power, l’un des principaux fabricants américains d’électrolyseurs, Accelera, la branche « technologies propres » du géant des moteurs diesel Cummins, et la Chambre de commerce des États-Unis ont également exprimé leur mécontentement.
Electric Hydrogen est l’une des rares entreprises à ne pas avoir été troublée par les règles potentielles sur les 45V. L’expert en énergie Michael Webber, professeur à l’université du Texas à Austin, a également indiqué que les directives étaient « à peu près correctes ».
« Vous ne devriez pas avoir d’incitations qui propagent la vie du charbon pour produire de l’hydrogène propre. C’est tout simplement ridicule à tous les niveaux », a déclaré M. Webber, également directeur technique de l’investisseur en technologies propres Energy Impact Partners, en soutien à Electric Hydrogen. Une version finale des lignes directrices est attendue cette année. Je pense qu’il appartiendra aux Electric Hydrogens du monde entier et à d’autres de dire « nous pouvons respecter ces règles ».
Une centrale de 100 mégawatts
Le premier client d’Electric Hydrogen est New Fortress Energy, propriété du milliardaire Wes Edens, qui souhaite commencer à utiliser la technologie d’Electric Hydrogen à la fin de l’année à Beaumont, au Texas. New Fortress a l’intention de vendre l’hydrogène vert produit dans cette usine au producteur néerlandais d’ammoniac OCI Global. (Electric Hydrogen fournit la conception et l’expertise technique, mais New Fortress et d’autres futurs clients construiront et exploiteront les installations).
Cette usine, alimentée par 100 mégawatts d’électricité et capable de produire jusqu’à 45 tonnes de carburant par jour, sera probablement la plus grande installation d’hydrogène vert des États-Unis lorsqu’elle ouvrira ses portes. New Fortress n’a pas souhaité communiquer de détails supplémentaires, notamment sur le montant de la rémunération versée à Electric Hydrogen.
D’autres projets d’usines sont à venir, mais M. Garabedian a refusé de fournir des détails.
Actuellement, le plus grand système d’hydrogène vert aux États-Unis est une installation en Géorgie que Plug Power a récemment ouverte. Elle est capable de produire 15 tonnes d’hydrogène vert par jour, sous forme liquide, et est principalement alimentée par une nouvelle centrale nucléaire. En conséquence, l’installation devrait pouvoir bénéficier de l’intégralité du crédit fédéral de 3 $/kg, a déclaré le PDG Andy Marsh à Forbes.
« Je ne pense pas que quelqu’un d’autre aura quelque chose de semblable pendant deux ans ici aux États-Unis », a-t-il déclaré.
Garabedian entend prouver qu’il a tort avec une usine qui pourrait produire trois fois plus d’hydrogène par jour d’ici l’année prochaine. Il s’attend également à ce que sa construction coûte environ la moitié des 150 millions de dollars nécessaires pour une usine de taille similaire utilisant la technologie de conglomérats européens tels que Siemens ou ThyssenKrupp. Sur cette base, si le système de 100 mégawatts d’Electric Hydrogen coûte environ 75 millions de dollars, il est encore moins cher que la construction d’un système utilisant des électrolyseurs moins efficaces en provenance de Chine, qui coûterait environ 85 millions de dollars et produirait 45 tonnes d’hydrogène par jour.
L’entreprise ne s’attend pas à pouvoir produire de l’hydrogène aussi bon marché que la version dérivée des combustibles fossiles avec sa toute première usine, mais elle a pour objectif d’y parvenir d’ici à 2030. C’est pourquoi le crédit d’impôt fédéral aura un impact pendant quelques années, a déclaré M. Garabedian. Mais comme dans l’industrie solaire, les entreprises ne survivront pas si elles sont trop dépendantes de crédits qui finissent par disparaître.
Le prix de « l’énergie solaire, d’une année sur l’autre au cours des 20 dernières années, est une courbe incroyablement raide qui ne cesse de baisser », a déclaré M. Garabedian. « Mon objectif est de faire en sorte que le crédit de 45 V ne soit plus d’actualité. Je veux arriver le plus rapidement possible au point où les législateurs pourront l’examiner et dire : « C’était utile, mais nous n’avons plus besoin de le faire ».
