La numérisation aide-t-elle à atteindre l’objectif zéro émission ?
La prise de conscience mondiale croissante du changement climatique et des dommages irréversibles qu’il provoque a entraîné le monde dans un « code rouge ». Incendies de forêt, inondations, vagues de chaleur, tremblements de terre – partout sur le globe, l’humanité est secouée et invitée à changer ses habitudes de consommation. La jeune génération est la première à ressentir les effets de tout un système de production et de consommation axé sur beaucoup de choses, sauf la durabilité. Seule une réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre peut stabiliser la température mondiale. Mais pour y parvenir, une transition drastique vers des solutions énergétiques renouvelables est nécessaire.
Lors de l’accord de Paris, également connu sous le nom d’accord de Paris sur le climat, plus de 191 pays se sont engagés à réduire leur empreinte carbone afin d’atteindre l’objectif commun de zéro émission nette d’ici 2030. Suite à cet événement, le nombre de projets de production d’énergie durable a considérablement augmenté. Une alternative qui permettrait au monde de passer aux énergies renouvelables a suscité une grande attention et fait l’objet de toutes les attentions, notamment en raison de son potentiel à fournir de l’énergie en grandes quantités et à l’échelle de secteurs difficiles à réduire tels que l’industrie, le transport, l’aviation et la navigation.
l' »hydrogène vert » est également considéré comme le « pétrole vert du 21e siècle »
L’hydrogène est déjà largement utilisé, mais il est produit à plus de 95 % à partir de gaz naturel et de charbon, ce qui rend le processus de production non durable. L’hydrogène vert, en revanche, est un carburant durable, neutre en carbone, produit par électrolyse. L’électrolyse utilise l’électricité pour décomposer l’eau (H2O) en hydrogène et en oxygène. Ce processus de production d’une source d’énergie alternative a un fort potentiel pour jouer un rôle clé dans le passage à des émissions nettes nulles. Pourquoi l’utilisation de l’hydrogène vert n’est-elle pas encore très répandue ? Les coûts de production sont deux à trois fois plus élevés que ceux de l’hydrogène classique, de sorte que le passage à une adoption massive n’est pas réalisable d’un point de vue économique.
Figure 1 : Électrolyse Source : DW
Pour que l’hydrogène vert puisse être pleinement introduit, plusieurs autres aspects doivent être réunis : décisions politiques, cadre réglementaire, incitations à son introduction, capital-risque, investissements dans les infrastructures nécessaires à sa production et à son transport, et engagements fiables des secteurs public et privé. Le défi de la réduction des coûts de production de l’hydrogène vert a été identifié comme le principal obstacle par les principaux chefs de projet de cet écosystème : Danemark, Allemagne, Chili, IRENA, Forum économique mondial, COP26 High-Level Champions, Fonds pour l’environnement mondial, Bloomberg Philanthropies et UN-Energy (ministère des affaires étrangères du Danemark, 2021).
Comment réduire les coûts de production de l’hydrogène vert ?
La mise à l’échelle et l’amélioration des électrolyseurs ont le potentiel de réduire les coûts de 40 % à court terme et de 80 % à long terme, et de parvenir à un coût équivalent à celui de l’hydrogène traditionnel d’ici 2025.
« La coexistence de la numérisation et de la durabilité favorisera la transition vers l’hydrogène vert »
La technologie numérique est l’un des principaux piliers de l’accélération de la transition vers l’hydrogène vert (Ouziel et Avelar, 2021). Une plus grande maturité technologique peut contribuer à lever bon nombre des obstacles qui subsistent à une transition réussie et à soutenir la production d’hydrogène vert.
Examinons les principaux acteurs du secteur numérique :
1. La technologie des cellules d’électrolyse à oxyde solide (SOEC) est l’acteur principal qui peut résoudre le problème de la réduction des coûts en atteignant un certain nombre d’aspects économiques qui permettent une rentabilité commerciale. L’efficacité de conversion de la SOEC n’a été surpassée par aucune autre avancée technologique jusqu’à présent.
Haldor Topsoe construit la première et la plus grande usine SOEC au monde en Europe et a l’intention de commercialiser cette technologie d’électrolyse innovante sur le marché mondial d’ici 2023 (ministère des Affaires étrangères du Danemark, 2021). L’usine produira de l’hydrogène vert en utilisant moins d’énergie que pour la production par des méthodes alternatives. L’efficacité accrue permettra de produire suffisamment d’énergie sous forme d’engrais, de carburants et de produits chimiques pour alimenter le secteur difficile d’accès. « Nous avons la technologie pour faire de cette vision une réalité », explique Haldor Topsoe sur son site officiel. Les méthodes de production utilisées par cette technologie sont évolutives et basées sur des matières premières abondantes.
SOEC est sorti de la phase de R&D et a entamé la mise à l’échelle en vue de la commercialisation. Les améliorations continues des processus sont en passe de permettre la mise en place d’installations plus grandes et plus efficaces dans un avenir proche. On prévoit que la demande de technologies de production d’énergie efficaces augmentera et deviendra un marché de mille milliards de dollars d’ici 2050, attirant de nouvelles entreprises qui se positionneront avec des modèles commerciaux innovants pour répondre à la demande du marché. Cette mise à l’échelle contribuera à réduire les coûts de production et à rendre l’introduction de l’hydrogène vert rentable.
L’énergie disponible à partir de sources naturelles telles que le vent et le soleil dépasse de plusieurs fois la consommation mondiale d’énergie. Le défi auquel nous sommes confrontés dans un monde fortement interconnecté est l’intégration d’une infrastructure suffisamment puissante pour répondre à l’ensemble des besoins énergétiques. Pour mettre en place un système qui puisse reposer sur l’hydrogène vert, nous dépendons donc fortement de la technologie.
2.L’intelligence artificielle des objets (AIoT) joue un rôle clé dans la mesure des principaux indicateurs de performance (KPI) au sein de ces intégrations, qui sont capables de gérer et de surveiller la consommation totale d’énergie au sein d’un système, la performance des installations, les capacités de production ainsi que l’efficacité et l’efficience des processus. L’AIoT peut détecter des anomalies en fournissant des rapports en temps réel via la surveillance à distance basée sur le cloud. En outre, cette technologie permet de collecter, de structurer et de visualiser les données dans des rapports qui sont utilisés pour mesurer, surveiller et améliorer efficacement les processus. La mise en place d’un système évolutif nécessite un investissement initial important, qui s’accompagne également d’une maintenance. Dans le passé, ces investissements, combinés à la courbe d’apprentissage abrupte et à la nécessité de pourvoir tous les postes spécialisés, auraient découragé de nombreuses entreprises, ce qui aurait ralenti la période de transition et le déploiement de masse.
3.Les jumeaux numériques permettent toutefois aux entreprises et aux investisseurs de les tester avant d’engager des capitaux. Pour un écosystème jeune et immature, dans lequel de nombreuses variables doivent être prises en compte, les jumeaux numériques sont idéaux car ils permettent de modéliser et de concevoir différents scénarios afin d’optimiser un modèle choisi pour maximiser le retour sur investissement et réduire les risques potentiels. Les estimations montrent que les jumeaux numériques réduisent les risques de 30 à 50 %.
4.Des analyses avancées sont utilisées pour gérer les énormes quantités de données nouvellement générées et les transformer en connaissances exploitables. De la mesure active de l’empreinte carbone par la collecte de données provenant de différentes sources afin d’identifier les principales sources d’émissions, à l’extraction et à l’apprentissage à partir de différentes sources de données afin de fournir des recommandations pour éviter les pertes d’énergie dans la chaîne de valeur, optimiser les électrolyseurs, augmenter les revenus, etc. afin de permettre aux entreprises et aux investisseurs de prendre des décisions stratégiques.
« La numérisation apporte des outils puissants, mais elle ne vient pas sans risques ! »
L’utilisation des outils numériques susmentionnés comporte toutefois quelques risques. Une introduction précoce nécessite des investissements plus importants dans la recherche, la technologie elle-même, des professionnels spécialisés dans ce nouveau domaine et des périodes d’essais et d’erreurs jusqu’à ce que la maturité nécessaire à la mise à l’échelle soit atteinte. Le risque de défaillance de la technologie d’électrolyse doit être pris en compte. Une interruption du processus de production entraînerait des pertes considérables et coûteuses. Tout défaut, même mineur, de la technologie, qui est la clé du processus, entraînera des retards de production. Un mauvais entretien des installations entraînera une corrosion qui pourrait aboutir à une explosion d’oxygène-hydrogène-gaz. Et comment garantir la sécurité et la protection des données collectées ? La collaboration entre toutes les parties prenantes, entreprises, gouvernements, scientifiques et universitaires, sera la clé pour réaliser des bénéfices et atteindre cette transition.
« La technologie seule n’apportera pas le changement »
Les solutions numériques seront essentielles à la transition vers l’hydrogène vert, mais pour que l’adaptation soit efficace et se propage, les objectifs communs et l’action collaborative sont la clé ! Dans le but de créer un monde nourri par les énergies renouvelables, j’invite le lecteur à continuer à explorer avec intérêt les possibilités et à maintenir l’espoir, mais aussi l’effort, de faire partie de cette transition mondiale active.
Références
- Ouziel, S. et Avelar, L., 2021. 4 technologies qui mènent la révolution verte de l’hydrogène. Forum économique mondial. Disponible sur : weforum.org/agenda/2021/06/4-technologies-accelerating-green-hydrogen- revolution.
- Ministère danois des affaires étrangères, 2021. Catalogue compact de l’hydrogène vert. Ministère des affaires étrangères du Danemark, p.91. Nations unies, 2021. L’accord de Paris | Nations unies. Nations unies. Disponible sur : un.org/fr/climatechange/paris-agreement.
- Hauch, A., Küngas, R., & Blennow, P. (2021). Récentes avancées dans la technologie des cellules à oxyde solide pour l’électrolyse. Disponible sur : science.org/doi/10.1126/science.aba6118 (HQ), H. (2021). Green Hydrogen | Electrolyse verte efficace de l’hydrogène. Consulté le 8 décembre 2021
- Yixiang, S., Yu, L., Ningsheng, C., Jiqin Q., Shaorong W., Wenying L., Hongjian W. Experimental characterization and modeling of the electrochemical reduction of CO2 in solid oxide electrolysis cells, Electrochimica Acta ,Volume 88,2013,Pages 644-653, ISSN 0013-4686, Available at : https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.10.107.
- Repenser les secteurs difficilement exploitables | Lombard Odier. (2021). Consulté le 11. Disponible sur : lombardodier.com/contents/corporate-news/responsible- capital/2021/september/challenge-or-opportunity-rethink.html
- CLIC™ Économie | Investissement durable | Lombard Odier. (2021). Disponible sur : lombardodier.com/clic
- (HQ), H. (2021). Hydrogène | H | H2 | Processus | Catalyseur | Technologie. Disponible sur : topsoe.com/processus/hydrogène Fortescue Future Industries. (2021). Disponible sur : ffi.com.au
- Rigas, H. (2021). Comment utiliser le top 10 des technologies émergentes de 2020 pour le bien. Disponible sur : weforum.org/agenda/2020/11/how-to-harness-the-top-10- emerging-tech-of-2020-for-good
- Wójcik, A. (2021). Article dans Science : La technologie des cellules d’électrolyse à oxyde solide pour exploiter tout le potentiel des énergies renouvelables. Disponible à l’adresse : blog.topsoe.com/article-in-science-solid-oxide-electrolysis-cell-technology-to-unlock-the-full-potential-of-renewable-power
- Avelar, L. (2021). Comment combler le fossé entre la rhétorique et l’action climatiques. Disponible sur : weforum.org/agenda/2021/07/fight-climate-change-with-technology/
À propos du Master Digital Administration
Cet article a été rédigé dans le cadre de la filière de master Digital Business Administration à la HESB Gestion. Ce cursus permet d’acquérir les compétences pertinentes pour contribuer à façonner l’avenir numérique de l’économie et de la société. Grâce à des cas actuels en direct d’entreprises en pleine transformation numérique, les études sont fortement orientées vers la pratique et permettent d’acquérir de l’expérience dans l’utilisation des technologies numériques actuelles et nouvelles. Pour plus d’informations, cliquez ici.
Laisser un commentaire
Rejoindre la discussion?N’hésitez pas à contribuer !