Aperçu du marché : Production d’hydrogène dans Avenir énergétique 2021

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Date de diffusion : 2022-08-03

Le rapport Avenir énergétique du Canada en 2021 consacre une section entière à l’offre et à la demande d’hydrogène. Ce dernier joue un rôle de premier plan dans la diminution de la consommation de combustibles fossiles inaltérésDefinition* dans le scénario d’évolution des politiques du rapport, dans lequel les mesures visant à réduire les gaz à effet de serre de notre filière énergétique continuent d’augmenter à un rythme comparable à celui de l’histoire récente, tant au Canada qu’ailleurs dans le mondeNote de bas de page 1. L’hydrogène se substitue au gaz naturel dans le secteur du bâtiment et le secteur industriel et au diesel dans l’alimentation des véhicules lourds servant au transport des marchandises. Cet aperçu du marché s’attache aux procédés et aux combustibles utilisés dans la production d’hydrogène dans notre scénario d’évolution des politiques et à leurs ramifications sur la transition du Canada vers une économie sobre en carbone.

Voir l’aperçu du marché L’hydrogène pourrait faire partie du mouvement mondial vers la carboneutralité pour une mise en contexte sur l’hydrogène, ses procédés de production et ses utilisations possibles dans un avenir sobre en carbone.

On a récemment observé un accroissement de l’intérêt pour l’hydrogène à faible intensité carbonique comme important combustible dans la transition du Canada et du reste du monde vers une économie sobre en carbone. De nombreux pays, dont le Canada, ont dévoilé leurs stratégies à l’égard de l’hydrogène. La stratégie relative à l’hydrogène du Canada établit un ambitieux cadre d’intervention visant à faire de l’hydrogène un outil de choix dans l’objectif du gouvernement fédéral d’atteindre la carboneutralité d’ici 2050.

L’hydrogène pourrait devenir un précieux combustible dans un monde carboneutre en raison de sa haute teneur énergétique (en anglais) et de ses utilisations possibles dans des secteurs où les options sobres en carbone, comme l’électricité, sont trop coûteuses ou comportent des contraintes d’ordre technique. Il y a toutefois lieu de noter que l’intensité en carbone associée à l’utilisation de l’hydrogène dépend du procédé utilisé dans sa production.

Modélisation de la production d’hydrogène

Dans notre analyse, la production d’hydrogène à faible teneur en carbone se fait à partir de deux procédés. Le premier, appelé gaz naturel avec captage et stockage du CO2 (« CSC »)Definition*, utilise le gaz naturel comme charge d’alimentationDefinition* dans une réaction chimique dite « reformage »Note de bas de page 2 qui résulte dans la production d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Toujours dans notre analyse, nous supposons que le dioxyde de carbone résultant du reformage est capturé et stocké de façon permanente à 90 % grâce à la technologie de CSC.

Le second procédé de production d’hydrogène étudié dans Avenir énergétique 2021, appelé hydrogène par électrolyse (en anglais), utilise de l’électricité pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène. Dans notre analyse, l’électricité provient soit du réseau électrique (électrolyse réseau), soit d’une source d’énergie renouvelable servant uniquement à cette fin (électrolyse renouvelable). L’empreinte carbone* de l’hydrogène produit par électrolyse dépend grandement de celle de l’électricité nécessaire à la production. Ainsi, l’hydrogène électrolytique obtenu à partir de l’électricité d’un réseau alimenté principalement au gaz naturel aura une empreinte carbone plus grande que si l’électricité provient d’éoliennes. Dans Avenir énergétique 2021, l’essentiel de l’hydrogène produit par électrolyse vient d’une source d’électricité renouvelable. La figure 1 montre la quantité de gaz naturel et d’électricité utilisée pour produire de l’hydrogène selon divers procédés.

Figure 1 – Demande de combustible, production d’hydrogène à faible teneur en carboneNote de bas de page 3

Source et Description

Source : Avenir énergétique 2021

Description : Le graphique ci-dessus illustre la quantité de gaz naturel et d’électricité utilisée pour produire de l’hydrogène à faible teneur en carbone dans le scénario d’évolution des politiques d’Avenir énergétique 2021 au moyen de trois procédés : électrolyse réseau, électrolyse renouvelable et gaz naturel avec captage et stockage du CO2. La demande de gaz naturel pour le procédé de gaz naturel avec captage et stockage du CO2 passe de 19 pétajoules en 2030 à 338 pétajoules en 2040 et à 422 pétajoules en 2050. Pour ce qui est de la demande d’électricité pour l’électrolyse renouvelable, elle augmente, passant de 2 pétajoules en 2030 à 71 pétajoules en 2040 et à 252 pétajoules en 2050. Enfin, la demande d’électricité pour provenant de l’électrolyse réseau monte, de 0,5 pétajoule en 2030 à 20 pétajoules en 2040 et à 70 pétajoules en 2050.

Quantité d’électricité et de gaz naturel nécessaire pour répondre à la hausse de la production d’hydrogène

À mesure qu’augmente la production d’hydrogène à faible teneur en carbone dans notre projection, il en va de même de la demande de gaz naturel et d’électricité. Dans le scénario d’évolution des politiques d’Avenir énergétique 2021, la quantité de gaz naturel et d’électricité nécessaire pour produire de l’hydrogène à faible teneur en carbone représente une part appréciable de la demande totale de ces combustibles au Canada (voir la figure 2). En 2040, la consommation de gaz naturel servant à la production d’hydrogène s’élève à 0,87 milliard de pieds cubes (« Gpi³ ») (338 pétajoules (« PJ »)), soit 8,7 % de la demande totale. En 2050, elle atteint 1,1 Gpi³ » (422 PJ) et compte pour 13,3 % de la demande totale. En 2040, la consommation d’électricité servant à la même fin totalise 25,3 térawattheures (« TWh ») (91 PJ), soit 3,6 % de la demande totale. En 2050, elle s’élève à 89,7 TWh (323 PJ) et représente 11 % de la demande totale.

Figure 2 – Part de la demande totale, combustibles utilisés pour produire de l’hydrogène à faible teneur en carboneNote de bas de page 4

Source et Description

Source : Avenir énergétique 2021

Description : Le graphique ci-dessus illustre la part de la demande totale de gaz naturel et d’électricité servant à la production d’hydrogène à faible teneur en carbone selon le scénario d’évolution des politiques d’Avenir énergétique 2021, ainsi que la demande totale de ces combustibles. La consommation de gaz naturel pour produire de l’hydrogène à faible teneur en carbone augmente, passant de 0,4 % de la consommation totale en 2030 à 8,7 % en 2040 et à 13,3 % en 2050. Quant à l’électricité utilisée à cette fin, elle est aussi en hausse, de 0 % de la consommation totale au Canada à 3,6 % en 2040 et à 11 % en 2050. La demande totale d’électricité passe de 1 959 pétajoules en 2020 à 2 866 pétajoules en 2050. Pour ce qui est de la demande totale de gaz naturel, elle recule, de 4 940 pétajoules en 2020 à 3 182 pétajoules en 2050.

Les circonstances à l’origine de l’augmentation de la demande d’électricité et de gaz naturel pour la production d’hydrogène sont différentes dans notre scénario d’évolution des politiques. D’une part, l’électricité servant à la production d’hydrogène par électrolyse s’ajoute à une demande croissante dans l’ensemble de l’économie attribuable à l’électrification des utilisations finales (installation de thermopompes dans les bâtiments, véhicules électriques, etc.). D’autre part, et à l’opposé, la quantité de gaz naturel utilisée pour d’autres applications (production d’électricité, de pétrole et de gaz) diminue, à l’exception notable de la production d’hydrogène, qui compense en partie la baisse dans les autres secteurs.

Il importe de mentionner qu’il est improbable, dans le scénario d’évolution des politiques, que le Canada atteigne son objectif de carboneutralité à l’horizon 2050. Si l’hydrogène doit jouer un rôle important dans la trajectoire du Canada vers cet objectif, il est possible que la quantité d’électricité ou de gaz naturel, ou des deux, nécessaire à cette fin surpasse celle indiquée ici. Malgré l’engouement observé à l’égard du possible rôle que pourrait jouer l’hydrogène dans une économie canadienne sobre en carbone, il faut noter qu’il s’agit toujours d’un secteur en émergence qui, de ce fait, comporte des incertitudes. La production d’hydrogène à faible teneur en carbone nécessitant de l’électricité ou de gaz naturel, ou les deux, elle est aussi liée à la grande incertitude entourant la demande de ces deux combustibles.

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