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Economie de l’hydrogène et emplois Informations supplémentaires pour l’enseignant Ressource Content created créée par

Economie de l’hydrogène et emplois Informations supplémentaires pour l’enseignant Ressource Content created créée par by <Partner logo> Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Sommaire 1. 2. 3. 4. Energie & Economie : Comment sont-elles reliées ? Quid

Sommaire 1. 2. 3. 4. Energie & Economie : Comment sont-elles reliées ? Quid du secteur de l’hydrogène (H 2) ? Comment évoluent les technologies de l’hydrogène ? Pourquoi et comment la transition énergétique favorise-t-elle le développement de l’hydrogène ? 5. Pourquoi est-il important de taxer les émissions de carbone ? Comment ? 6. Comment les gouvernements favorisent-ils les technologies de l’hydrogène ? 7. Est-ce que l’avenir semble prometteur pour l’économie de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Energie & Economie : Comment sont-elles reliées ? Ressource créée par Dernière mise à

Energie & Economie : Comment sont-elles reliées ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Energie et Economie : une histoire récente … • Avant le révolution industrielle, les

Energie et Economie : une histoire récente … • Avant le révolution industrielle, les sociétés étaient essentiellement agraires • L’ensemble de la consommation d’énergie était d’origine « renouvelable » : vent (bateaux, moulins), biomasse (bois), force humaine et animale • L’exploitation du charbon en Angleterre (XVIIIème siècle dû au manque de bois) puis le pétrole aux Etats-Unis (XIXème) ont permis le développement économique et social : • Croissance, abolition de l’esclavage, droits sociaux, etc. « Ce que l’esclavage a démontré c’est nous ne savons pas réellement utilisé l’énergie intelligemment et que nous pouvons être incroyablement brutaux et barbares. " - Andrew Nikiforuk, The Energy of Slaves (2014) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

… qui tourne à la dépendance! • De nos jours, nos économies sont complètement

… qui tourne à la dépendance! • De nos jours, nos économies sont complètement dépendantes des carburants fossiles (charbon, pétrole et gaz) et notre consommation d’énergie accompagne l’amélioration de nos niveaux de vie (voir la photo de la terre prise de nuit par la NASA) • La récente prise de conscience d’un changement climatique anthropique et de ses possibles conséquences (dans le scénario le plus optimiste) nous poussent à mettre un terme à notre dépendance aux énergies fossiles : une transition énergétique s’impose. Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Même un extraterrestre pourrait voir à quel point nous sommes dépendants. NASA (2016): https:

Même un extraterrestre pourrait voir à quel point nous sommes dépendants. NASA (2016): https: //earthob servatory. nasa. gov/features/Ni ght. Lights Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

… devinez quoi ? La science dit qu’il aurait raison ! Hendersen et al,

… devinez quoi ? La science dit qu’il aurait raison ! Hendersen et al, Measuring economic growth from outer space, AER (2012) • Abscisse : Croissance de l’intensité lumineuse de 1992 à 2006 • Ordonnée : Croissance économique de 1992 à 2006 • Chaque point est un pays : vous voyez le votre ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Est-ce que la transition a déjà commence ? • La part de solaire et

Est-ce que la transition a déjà commence ? • La part de solaire et d’éolien dans la consommation mondiale d’énergie était de environ 2. 4% en 2017 Rune Likvern (2018): https: //runelikvern. onli ne/tag/world-energyconsumption-2/ Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Pour faire court : Non. 1990 -2018 Coupe du monde de l’énergie : Carburants

Pour faire court : Non. 1990 -2018 Coupe du monde de l’énergie : Carburants fossiles : 18 Soleil et vent : 0 Rune Likvern (2018): https: //runelikvern. onli ne/tag/world-energyconsumption-2/ Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Emissions de CO 2 et secteur de l’énergie GIEC 2014 (Rapport n° 5) «

Emissions de CO 2 et secteur de l’énergie GIEC 2014 (Rapport n° 5) « Les émissions de CO 2 dues à la combustion de carburants fossiles et aux procédés industriels représentent 78% de l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre entre 1970 et 2010, idem entre 2000 et 2010 » Carburants fossiles = Côté obscure de la foce Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Est-ce que l’énergie occupe une telle place dans le PIB ? Ressource créée par

Est-ce que l’énergie occupe une telle place dans le PIB ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Quid du secteur de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le

Quid du secteur de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Quid du secteur de l’hydrogène ? • La consommation mondiale annuelle estimér à 75

Quid du secteur de l’hydrogène ? • La consommation mondiale annuelle estimér à 75 millions de tonnes (Mt) • Produit principalement par réformage d’hydrocarbures dont méthane à raison de 10 tonnes de CO 2 émises par tonne de H 2 produit 750 Mt de CO 2 par an émis prour produire de l’hydrogène (1. 8% des émissions globales et 1. 8% de la consommation globale d’énergie). • Le marché annuel de l’hydrogène commercial estimé à 100 Md $ (3. 3% de la part globale du PIB lié à l’énergie) • La demande d’hydrogène est essentiellement due à l’industrie : • Raffinerie de pétrole : pour retirer le soufre des carburant et éviter les émissions de SOx (50%) • Production d’amoniaque (NH 3) : pour produire des engrais (40%) • Production d’acier, de verre, l’industrie pharmaceutique, … Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Hydrogène : un vecteur énergétique versatile IRENA (2018): https: //www. irena. org//media/Files/IREN A/Agency/Publicat ion/2018/Sep/IRE

Hydrogène : un vecteur énergétique versatile IRENA (2018): https: //www. irena. org//media/Files/IREN A/Agency/Publicat ion/2018/Sep/IRE NA_Hydrogen_fro m_renewable_po wer_2018. pdf Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Croissance de la demande d’hydrogène depuis 1975 IEA (2019): https: //www. ie a. org/hydrogen

Croissance de la demande d’hydrogène depuis 1975 IEA (2019): https: //www. ie a. org/hydrogen 2019/ Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Qu’y-a-t-il derrière l’H 2, le côté lumineux de la force • Depuis 1975, la

Qu’y-a-t-il derrière l’H 2, le côté lumineux de la force • Depuis 1975, la croissance de la demande d’H 2 est due à des usages polluants (chimie, raffinage du pétrole) • Quels seront les leviers qui transformeront l’hydrogène en un vecteur énergétique vert ? • • • Progrès technologique (ex. réduction des coûts) ? Croissance des énergies renouvelables intermittentes (vent, soleil) Evolution des prix de l’électricité ? Prix du carbone (ex. tax, quotas d’émission) ? Réglementations ? Objectifs gouvernementaux en matière de transition énergétique ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Comment évoluent les technologies de l’hydrogène? Ressource créée par Dernière mise à jour le

Comment évoluent les technologies de l’hydrogène? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Des progrès technologique sur la bonne voie • Sur les 10 dernière années, les

Des progrès technologique sur la bonne voie • Sur les 10 dernière années, les couts des électrolyseurs et piles à combustible ont drastiquement diminué Source: DOE Hydrogen and Fuel cells Program Record Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Des progrès technologique sur la bonne voie Source: E 4 Tech Ressource créée par

Des progrès technologique sur la bonne voie Source: E 4 Tech Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Pourquoi et comment la transition énergétique favorise-t-elle le développement de l’hydrogène ? Ressource créée

Pourquoi et comment la transition énergétique favorise-t-elle le développement de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Les énergies renouvelables peuvent être très variable… • Energie renouvelable variable (ERV) Energie solaire

Les énergies renouvelables peuvent être très variable… • Energie renouvelable variable (ERV) Energie solaire + • Aussi appelées intermittentes : il n’y a pas d’interrupteur pour le vent ou le soleil Energie solaire Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

… et c’est un problème pour le marché de l’électricité • LE marché de

… et c’est un problème pour le marché de l’électricité • LE marché de l’électricité est unique en son genre : l’offre doit égaler la demande à chaque instant. Tout écart entre les deux peut causer une panne majeur du réseau ! • De même que pour les chambre ou les siège dans les avions : si ils sont vides, ils sont perdus à tout jamais ! • Augmenter la part d’ERV sur le marché augmente les incertitudes du côté de l’offre et réclame plus de flexibilité • L’intégration des ERV sur le marché de l’électricité a un impact non négligeable sur les prix : c’est un effet du merit-order Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

1 – Quelle est la logique du marché de l’électricité ? • Le marché

1 – Quelle est la logique du marché de l’électricité ? • Le marché de l’électricité a deux côtés (comme tout marché) • L’offre: l’électricité est produite en utilisant plusieurs technologies (nucléaire, charbon, etc. ). La technologie la moins chère en termes de cout marginal c (c’-à-d. pour produire un MWh supplémentaire directement lié au coût de l’énergie primaire utilisée pour le produite) est utilisé en priorité : c’est le merit-order. • Note : Le « carburant » que sont le vent et le soleil sont gratuits, ainsi ces énergies sont prioritaires sur le marché de l’électricité. • La demande (Q): varie dans le temps (ex. jour/nuit, météo, ect. ). P(Q, t) est la courbe de demande inverse (Prix P en fonction de la demande Q). Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Illustration : Marché de l’électricité à 1 technologie • Ce marché fictif avec une

Illustration : Marché de l’électricité à 1 technologie • Ce marché fictif avec une seule technologie de production de cout marginal c et une capacité K. • La courbe bleue représente les différents états de la demande (augmente vers la droite) • Le marché de prix P est toujours égal à c, sauf quand la demande atteint la capacité maximal de production K de la technologie (ceci est une condition particulière qui n’apparait quelques heures par an par ex. pendant des journées froides d’hiver) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Marché de l’électricité à 3 technologies du côté de l’offre : - Nucléaire (10€/MWh)

Marché de l’électricité à 3 technologies du côté de l’offre : - Nucléaire (10€/MWh) - Gaz (90€/MWh) - Pétrole (120€/MWh) Oil Gas (Les valeurs sont fictives) Le prix sur un marché sans énergie renouvelable serait de 90€/MWh Nuclear Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Marché de l’électricité à 3 technologies + ERV Effet du merit-order Une capacité Ki

Marché de l’électricité à 3 technologies + ERV Effet du merit-order Une capacité Ki d’ERV entre sur le marché, α(t) rend compte de la variabilité La courbe de l’offre se décale vers la droite Nouveau prix marché avec ERV : 10€/MWh Oil Gas Nuclear Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Le merit-order: un levier pour l’H 2 ? • Le merit-order décrit l’impact des

Le merit-order: un levier pour l’H 2 ? • Le merit-order décrit l’impact des énergies renouvelables variabmes sur le marché de l’électricité : 1. Diminution des prix (comme vu précédemment) 2. Augmentation de la volatilité des prix (plus il y a des ERV, plus les prix de l’électricité vont varier) • Conséquences positives du développement de l’H 2 : 1. L’électrolyse est moins chère (le prix de l’électricité est plus bas) 2. Plus d’opportunité d’arbitrage (stocker l’électricité quand le prix est bs et le revendre quand le prix est élevé) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Le merit-order: un levier pour l’H 2 ? … avec d’autres mors, avec un

Le merit-order: un levier pour l’H 2 ? … avec d’autres mors, avec un diagramme de boucle causale B Boucle d’équilibrage (Balance) R Boucle de renforcement (Reinforcment) - Prix Élec. moy. R B + + Energies renouvelables B + + - B Capa stockage élec. Y compris H 2 + Volatilité prix élec. Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Stockage H 2 & opportunité d’arbitrage Prix élec. • Le merit-order changerai la forme

Stockage H 2 & opportunité d’arbitrage Prix élec. • Le merit-order changerai la forme de la courbe de décroissance des prix de la verte à la bleue (plus pentue) • Les flèches montrent comment les périodes de stockage et déstockage sont étendues à cause du merit-order Prix plafond de déstockage Prix plafond de stockage Plus d’opportunités de déstockage et vente (prix haut) Heures Plus d’opportunités de stockage (prix bas) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Etude de cas : électricité nucléaire et prix du marché • Pour mieux comprendre

Etude de cas : électricité nucléaire et prix du marché • Pour mieux comprendre le concept de flexibilité du réseau électrique, pourquoi elle est importante dans un contexte de transition énergétique et finalement comment l’hydrogène pourrait l’augmenter, vous pouvez lire l’article suivant à propos de l’électricité nucléaire et du marché de l’électricité. Ressource créée par

Pourquoi est-il important de taxer les émissions de carbone ? Comment ? Ressource créée

Pourquoi est-il important de taxer les émissions de carbone ? Comment ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Prix du carbone : la solution élégante ? • D’un point de vue économique,

Prix du carbone : la solution élégante ? • D’un point de vue économique, la façon la plus efficace de réduire le changement climatique et de promouvoir les énergies renouvelables est d’attribuer un prix aux émissions de gaz à effet de serre (GES). • Différentes apprches : taxe carbone, marché du carbone, quotas d’émissions, etc. • Marché global ? 1 tonne de CO 2 émis en France a le même impact sur le climat qu’une tonne émise en Chine : • Le prix devrait être mondial et établit sur une marché mondial • Mais, il est impossible de la mettre en place principalement pour des raisons institutionnelle et poilitiques Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Prix du carbone : il révèle le vrai cout de l’énergie • Les carburants

Prix du carbone : il révèle le vrai cout de l’énergie • Les carburants fossiles sont vraiment économiques pour produire de l'électricité, mais chers si l’on prend en compte le coût du carbone Source: Data from Samadi (2017), The Social Cost of Electricity Generation Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Electrolyse et prix du Carbone Ressource créée par Dernière mise à jour le 04

Electrolyse et prix du Carbone Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Comment les gouvernements favorisent-ils les technologies de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise

Comment les gouvernements favorisent-ils les technologies de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Soutien public : nécessaire ou non ? • Comme pour les énergies renouvelables (qui

Soutien public : nécessaire ou non ? • Comme pour les énergies renouvelables (qui bénéficient de mécanismes de soutien publics), le développement de l’H 2 pourrait bénéficier de différents soutiens : • Soutien direct : subventions, réglementations favorables, etc. • Soutien indirect : taxe carbone, soutien aux renouvelables (merit-order), etc. • D’un point de vue territorial, le déploiement de l’hydrogène dans le transport nécessite une infrastructure de recharge : soutien régional ? • Qu’est-ce qui a déjà fait à l’échelle européenne ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Le dilemme de l’œuf et de la poule Source: http: //www. h 2 mo

Le dilemme de l’œuf et de la poule Source: http: //www. h 2 mo bilitykongress. de/progr amm/vortraege/H 2 -Infrastructure-Presentation. Oliver-Bishop-at. BMVI. pdf Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

… qui peut être résolu par un investissement public • Les stations H 2

… qui peut être résolu par un investissement public • Les stations H 2 en service en Euope (source h 2 stations. org) • Les pays européens ont directement soutenu l’installation de ces stations ainsi que des flottes captives pour les collectivités territoriales (collecte de déchets, transport public, ect. ) • Exemple : projet Fa. Hyence à Sarregumines, FR-57 (en savoir plus) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Soutien public aux technologies hydrogène IEA (2019): https: //www. ie a. org/hydrogen 2019/ Ressource

Soutien public aux technologies hydrogène IEA (2019): https: //www. ie a. org/hydrogen 2019/ Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Budgets R&D nationaux dédiés à l’ H 2 IEA (2019): https: //www. iea. org/hydrogen

Budgets R&D nationaux dédiés à l’ H 2 IEA (2019): https: //www. iea. org/hydrogen 201 9/ Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Est-ce que l’avenir semble prometteur pour l’économie de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière

Est-ce que l’avenir semble prometteur pour l’économie de l’hydrogène ? Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Simuler vs. prévoir le future de l’H 2 • Attention : • Des résultats

Simuler vs. prévoir le future de l’H 2 • Attention : • Des résultats sont issus de simulations du futur possible du secteur de l’hydrogène basés sur des modèles : ce ne sont pas des prévisions fines ! • En effet, les modèles reposent sur plusieurs hypothèses, qui ne peuvent pas être entièrement validées. Même de petites erreurs peuvent conduire à des résultats très différents comme illustré par l’effet papillon Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Technologie H 2 : Laquelle ? Quand ? Source: Hydrogen Europe (2019) Ressource créée

Technologie H 2 : Laquelle ? Quand ? Source: Hydrogen Europe (2019) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Stations H 2 : Plus de 750 en Europe d’ici 2025 Source: Hydrogen Europe

Stations H 2 : Plus de 750 en Europe d’ici 2025 Source: Hydrogen Europe (2019) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Plus il y a des énergies renouvelables, plus il y a d’H 2 ?

Plus il y a des énergies renouvelables, plus il y a d’H 2 ? Les études montrent que le besoin en stockage d’élec en H 2 augmente de manière exponentielle avec la part d’énergie renouvelable … #Merit-order #effect Source: Hydrogen council (2017) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Part d’H 2 dans la future demande d’énergie globale 2030 : 4 -6% 2050

Part d’H 2 dans la future demande d’énergie globale 2030 : 4 -6% 2050 : 8 -24% Plus on regarde loin, plus les prévisions sont incertaines … #Butterfly #effect Source: Hydrogen Europe (2019) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Le déploiement de l’H 2 va repoussé les fossiles … … et réduire les

Le déploiement de l’H 2 va repoussé les fossiles … … et réduire les émissions globale de CO 2 ! Source: IRENA (2018) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019

Le futur de l’économie européenne de l’H 2 Selon le meilleur scenario, en 2030

Le futur de l’économie européenne de l’H 2 Selon le meilleur scenario, en 2030 en Europe : • • 1 Million d’emplois Marché de 150 Md € Source: Hydrogen Europe (2019) Ressource créée par Dernière mise à jour le 04 -11 -2019