A ce jour, il s’agit de la «plus grande ligne au monde de modules d’électrolyseurs PEM», se félicite François Jackow, directeur général d’Air Liquide. Assurant au passage que cette technologie PEM (membrane échangeuse de protons) pour produire de l’hydrogène bas carbone est «plus avancée et sophistiquée» que le procédé alcalin, très répandu en Asie par exemple. Le 8 novembre, le groupe français et Siemens Energy ont inauguré cet actif industriel implanté dans l’usine du groupe allemand à Berlin (Allemagne). Air Liquide détient 25% des parts de cette coentreprise, contre 75% pour son partenaire allemand.
Roland Lescure, ministre en charge de l’Industrie, et Olaf Scholz, le chancelier allemand, sont venus saluer cette mise en production, fruit d’un investissement de 30 millions d’euros et qui a bénéficié de 15 millions d’euros d’aides publiques allemandes dans sa phase de R&D.
Dans le cadre du déploiement de l’hydrogène bas carbone en Europe, cette ligne se veut pionnière. Dotée de capacités de 1 GW, à ce jour, elle pourrait atteindre 3 GW par an dès 2025 via une montée en cadence des productions. Selon Anne-Laure de Chammard, vice-présidente exécutive de Siemens Energy, «d’ici à 2030, cette ligne aura produit en cumulé environ 20 MW de modules d’électrolyseurs, ce qui représente deux fois les besoins estimés en Allemagne et la moitié de la cible de l’UE» pour les capacités d’hydrogène bas carbone.
Une usine entièrement automatisée et robotisée
Installée dans un bâtiment de 2000 m2, la ligne s’étend sur 110 mètres de long. Une ligne ultra-moderne, bardée d’automatisation et de bras robotisés. Sur des convoyeurs défilent des films polymères spécifiques sur lesquels sont imprimés des anodes (à base de platine) et des cathodes (à base d’iridium), lesquelles viennent envelopper la membrane PEM. Ce sandwich forme une cellule, là où les molécules d’eau seront séparées en hydrogène et oxygène. Sont ensuite ajoutées deux couches externes pour l’évacuation des molécules d’hydrogène et d’oxygène, ainsi qu’une lame polymère bipolaire pour isoler chaque cellule. En bout de ligne, de puissants bras robotisés viennent empiler puis guider vers une lourde presse des ensembles de 50 cellules pour former un stack, c’est-à-dire un module d’électrolyseur. Soit un équipement de 2 mètres de haut pour environ 80 cm de large et 60 de profondeur.
HACKLFOTO Les modules d'électrolyse (stack) sont reliés entre eux en particulier par des barres de transmission, pour le passage du courant électrique, au sein des unités d'électrolyse, comme ici dans l'usine d'hydrogène vert d'Air Liquide à Oberhausen (Allemagne). / (Crédit : Haklfoto).
Pour une puissance de 20 MW, comme l’électrolyseur d’Air Liquide à Bécancour au Canada, en service depuis 2021, ou celui qui va entrer en service début 2024 sur le site du groupe français à Oberhausen, dans la Ruhr (Allemagne), il faut un total de 24 stacks, avec 6 modules reliés sur 4 rangées. Avant d’aboutir à la constitution d’une usine d’électrolyse, ce coeur de l’électrolyseur doit ensuite être connecté à un transformateur, une arrivée d’eau déminéralisée, des sorties séparés pour l’hydrogène et l’oxygène, et des unités en aval pour le séchage, la purification et la compression.
Les deux partenaires seront les premiers clients de leur coentreprise. Siemens Energy accompagne des projets d’hydrogène au Danemark et en Suède pour des carburants de synthèse pour le transport maritime. De son côté, Air Liquide prépare son gigantesque projet Normand’Hy en Seine-Maritime. Avec ses 200 MW de capacités prévus, il représente dix fois la taille de l’électrolyseur en cours de démarrage à Oberhausen, et sera équipé notamment en modules produits par la ligne berlinoise hébergée chez Siemens Energy. Mais les productions sont vouées à séduire aussi d’autres clients.
Des milliards d'investissements envisagés dans l'hydrogène bas carbone
Le marché mondial de l’hydrogène bas carbone affiche un réel potentiel, grâce à ses applications en développement dans la décarbonation de procédés industriels, en particulier dans le raffinage ou la chimie, et dans la mobilité, notamment dans la mobilité lourde, comme le transport routier. Armelle Levieux, directrice Innovation d’Air Liquide supervisant les activités hydrogène et électronique, assure que la «transition énergétique ne se fera pas sans l’hydrogène, même s’il n’est pas la seule solution. Il pourrait représenter jusqu’à 20% de la demande énergétique en 2050, contre 1% aujourd’hui». Elle souligne également que près de « 320 milliards de dollars (environ 300 milliards d’euros, ndlr) d’investissements ont été annoncés à ce jour dans l’écosystème de l’hydrogène, et cela pourrait doubler jusqu’à 700 milliards à l’horizon 2030».
Dans le domaine, Air Liquide nourrit de grandes ambitions, avec des investissements prévus de 8 milliards d’euros jusqu’en 2030 et des objectifs d’atteindre 3 GW de capacité d’électrolyse opérationnelles ou en construction en 2030. A ce jour, le groupe tricolore en dénombre seulement 80 MW : les sites PEM de Bécancour et d’Oberhausen, et les unités sur technologie alcalin, comme celle en construction à Taïwan (20 MW) et une quarantaine de petites unités déjà installées pour l’électronique ou le traitement de métaux, qui totalisent 20 MW.
Manque de financements et de soutien public en Europe pour l'hydrogène
Reste que cette formidable expansion de l’hydrogène n’est pas encore une certitude. «Les trois prochaines années seront décisives», prévient Anne-Laure de Chammard chez Siemens Energy. «1000 projets ont été annoncés pour 300 milliards de dollars, mais moins de 10% ont été engagés». Pour décoller, le marché manque encore d’engagements fermes de clients et de soutien public, que ce soit sur la visibilité réglementaire ou sur les aides et/ou incitations financières.
Ce discours revient de manière incessante du côté des deux partenaires, motivé par le manque de disponibilité de capacités d’électricité renouvelable et par son prix encore trop élevé. Or ce prix pèse pour près de 70% sur celui de l’hydrogène bas carbone, le rendant encore parfois deux fois plus cher que l’hydrogène gris, obtenu à partir de méthane et très carboné (10 kilos de CO2 pour 1 kilo d’hydrogène produit). Dans le monde, des pays comme la Chine ou les Etats-Unis, en premier lieu avec l’IRA sont en train de faire décoller leur économie hydrogène. Que ce soit pour des questions de compétitivité et de souveraineté, Air Liquide et Siemens Energy espèrent ainsi que les décideurs européens se mobiliseront davantage et rapidement pour épauler ce marché naissant de l’hydrogène bas carbone.
