Archives de l’auteur : Cédric Philibert

L’autre hydrogène

Le mois dernier à Rotterdam s’est tenu une conférence originale, la première du genre en Europe, consacrée à… l’ammoniac. Oui je sais, le sujet semble assez peu glamour, à première vue. Et pourtant, c’est peut-être ce produit chimique à la forte odeur, bourré d’hydrogène, qui sera bientôt le vecteur et le stockage d’une bonne fraction des énergies éoliennes et solaires.

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L’éolien maritime sans subvention: plus tout à fait un rêve, pas encore une réalité

Faut-il parler, avec l’excellent Bert Metz, de « Moon-landing moment »? Le 13 avril dernier, BnetzA, l’agence allemande, a annoncer les résultats des enchères pour de nouvelles fermes éoliennes off-shore. Surprise: trois des quatre projets vainqueurs ont fait une offre à… zéro euro, zéro centimes. Bien sûr c’est le prix du feed-in premium, ou « complément de rémunération », qui s’ajoute au prix de marché. Un démenti cinglant à tous ceux qui ont pu douter de la compétitivité de l’éolien maritime, mais aussi à tous ceux qui, comme moi ici-même, ont sans cesse affirmé que les renouvelables ne pourraient pas se financer sur les seuls marchés spot. Ou peut-être pas. Car ces champs d’éoliennes, qui devraient être mis en service en 2024, ne sont pas encore sortis de terre – pardon, de mer. Et les risques sont grands.

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Hydrogen – revised analysis

Responding to popular demand, I publish a revised graph showing the cost of hydrogen from electrolysis of water for different load factors, but based on the most recent information about the cost of alkaline electrolysers in large plants, as provided recently by NEL: USD 450/kWh as already mentioned (Note: this graph was again revised on 3 May).

Here you can see three zones: the zone of « free » surplus from solar and wind in Europe (but that would likely apply to Japan as well, and other countries with good but not very good Wind and solar resources); electricity is considered free but the occurrence are relatively unfrequent and I considered 500 to 1500 full load (equivalent) hours a year for the electrolysers; variable renewables in Europe, where solar and Wind combined are unlikely to exceed a capacity factor of about 50%, and the same in most favoured régions of the world.

This leads me to somewhat attenuate my previous prevention against the concept of manufacturing hydrogen from « surplus » variable renewables in countries with average resources. The cost may be found acceptable for some usages, in particular where procurement of other sources of clean hydrogen is not easy. However, it is unclear if some other ways of using this surplus electricity, including as a source of heat, would not prove economically preferable.

In any case the quantity issue remains: these surpluses will not likely suffice for all current and future, industrial and energetic, uses we have for hydrogen in a climate-friendly energy world. We will need more, much more, and I doubt all could be produced in these regions. Beyond « free » surpluses we would need to deploy many more wind farms and solar farms in addition to those that will be needed to provide the bulk of our grid electricit. And for what? For generating hydrogen at twice its cost in those sunnier and windier areas that have a low population density and very low local electricity demand.

Hydrogen is not easy to transport, and costly to store as a gas, so for most of its usages we would likely bound it to some other atoms to form a variety of energy carriers or fuels, with carbon atoms (methane, methanol, MCH, DME, alcools and hydrocarbons) or without, such as ammonia. And then, transport on land via pipelines, on seas with ships, would be relatively straightforward and represent a small increase in overall cost. Hence importing from best-resource low-demand areas would likely be a very valuable option for complementing local renewable resources in average-resource high-demand areas.

In any case, the economic case for clean hydrogen production vs. fossil fuel based hydrogen manufacturing looks better than previously thought. Except maybe in very cheap natural gas countries, renewable-based ammonia generation and possibly other commodities, including energy carriers, could prove a competitive option from now on, even with no carbon cost or consideration of capture and storage of carbon dioxide.

 More on this topic: read my 6-page note on the IEA website, where I explain in particular how a large-scale all-electric ammonia plant could work on variable renewables such as a combination of solar and Wind.

Breaking news: clean hydrogen comes back!

As noted in my latest blog note, hydrogen production from electrolysis of water, based on hydropower, was the dominant technology  until the 60s before natural gas reforming became the new normal – with huge greenhouse gas emissions. And I noted that the new, very recent competitiveness of solar and wind could, and in fact should, open a new era for clean hydrogen production. I did not expect this was already planned, according to Nel. This Norwegian company recently designed, for an untold client of the fertilizers industry, in an unnamed country, the largest-ever electrolyser plant, which will run on solar power  or wind power or both, most likely without any connection to the grid. Hydrogen would directly feed an industrial plant next to it – I guess ammonia but perhaps not limited to it. Interestingly enough, the scaling-up lead to significant cost reductions, at USD 450/kW. In the analysis I had published, I conservatively chose USD 850/kW based on the IEA Technology Roadmap on Hydrogen. If this project actually sees light, this will look like a dream coming true, earlier than hoped.

Producing industrial hydrogen from renewable energy

(Je reproduis ici, avec mon aimable autorisation, un papier que l’AIE a bien voulu mettre sur son site web; j’en profite pour remercier les collègues qui l’ont… apprécié, puis « édité » (amélioré) et finalement mis en ligne).

Over 60 million tonnes of hydrogen are produced every year for a range of industrial purposes, including ammonia production, hydrocracking (breaking complex hydrocarbons into lighter fuels), and removing sulfur from fossil fuels.

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Le pouvoir n’est pas dans le gaz

Plus ça va et moins je crois au « power to gas » comme un bon moyen de stocker les énergies renouvelables éoliennes et solaires « excédentaires ». Les arguments sont connus: nous n’avons guère de moyens de stocker l’électricité en grands volumes et pour de longues durées, sans la transformer en composés chimiques faciles à conserver – par exemple en réutilisant les stockages dont nous disposons déjà pour le gaz naturel. En transformant l’électricité en pseudo- Continuer la lecture

Un monde sans émissions de CO2

L’Accord de Paris l’affirme: pour maintenir le réchauffement global « bien au-dessous » de 2°C, son objectif principal, il faudra au cours de la deuxième moitié du siècle parvenir à zéro émissions nettes de gaz à effet de serre.

Extrait du dernier World Energy Outlook, ce graphe montre que les scénarios 2°C, « well below 2°C » voire « 1.5°C » ont en commun de nécessiter des émissions nettes nulles, de préférence entre 2040 et 2060, à moins de supposer des émissions négatives un peu plus tard.

Pour y parvenir, on devra non seulement « tout électrifier » ou presque, mais aussi produire des vecteurs énergétiques gazeux et liquides à base d’hydrogène ex-renouvelables, tels l’hydrogène gazeux, des composés azotés comme l’ammoniaque, ou des alcools ou hydrocarbures synthétiques mais « neutres en carbone » donc fabriqués avec du carbone pris dans l’atmosphère. Des « carburants » liquides de préférence, donc faciles à transporter par pipe-lines et bateaux et faciles à stocker. Il y faudra des usines alimentées en électricité par une combinaison d’énergies solaire, éolienne, et éventuellement hydraulique situées dans les endroits du globe où ces ressources sont les plus abondantes et régulières, comme la Patagonie, la corne de l’Afrique, l’Australie occidentale, le Sahara occidental… et quelques autres un peu moins favorables mais plus proches.  A problème mondial, réponse mondiale. Non seulement la participation de tous les pays est indispensable, mais de plus, il faut se faire une raison: un monde sans carbone ne sera pas totalement décentralisé et vernaculaire. Non, les renouvelables ne donneront pas à tous les pays les moyens d’une indépendance énergétique totale – il s’en faut de beaucoup. Dissipons les illusions pour mieux penser… euh… un futur désirable (pardon) mais réaliste. J’y reviendrai dans une série de notes à venir.

Du temps de travail

Ma tribune sur le site de l’Obs, publiée le 8 février 17…

Poser aujourd’hui la raréfaction du travail comme un postulat, c’est faire fausse route : car c’est oublier que si des emplois disparaissent, d’autres vont émerger grâce aux innovations technologiques ; et c’est passer à côté du vrai défi, celui de la transformation du travail, liée en particulier à la révolution numérique », écrivent Gilles Savary, député de Gironde, et Christophe Caresche, député de Paris, en revendiquant leur « droit de retrait » après la victoire de Benoît Hamon à la primaire de la gauche.

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Qui l’hydro gène?

Il faut saluer l’annonce faite à Davos d’un « Conseil de l’hydrogène » qui regroupe les CEO de 13 grandes compagnies: Air Liquide, Alstom, Anglo American, BMW GROUP, Daimler, ENGIE, Honda, Hyundai Motor, Kawasaki, Royal Dutch Shell, The Linde Group, Total and Toyota. Mais cela n’interdit pas de jeter un regard critique sur le rapport publié à cette occasion, « Comment l’hydrogène facilite la transition énergétique« .

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