Dans l’économie de l’hydrogène à venir, l’Europe a toutes les cartes en main pour se distinguer. Voilà la leçon que peuvent retenir les optimistes à la lecture de la dernière étude conjointe de l’Office européen des brevets (OEB) et de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), publiée mardi 10 janvier et portant sur les technologies de l’hydrogène. En analysant les dépôts de brevets importants (définis comme ceux qui ont été déposés dans plus d’un pays), les institutions dressent un panorama de la montée en puissance de la recherche autour de l’hydrogène décarboné et des technologies pour le gérer et l’utiliser, des usines à la mobilité. Selon l’AIE, la transition énergétique devrait conduire le monde à passer de 94 millions de tonnes d’hydrogène en 2021 – en vaste majorité d’origine fossile – à plus de 400 millions de tonnes produites de manière décarbonée en 2050. L’analyse des brevets montre que la course à l’innovation dans le domaine s’est bien enclenchée et que l’Europe s’y retrouve, pour l’instant, bien positionnée.
L’UE a déposé 28% des brevets dans l’hydrogène
«L’hydrogène est stratégique pour la transition énergétique et aura un effet transformatif sur un grand nombre d’industries, d’où l’intérêt d’en comprendre les dynamiques d’innovation», rappelle le chef économiste de l’OEB, Yann Ménière, auprès de l’Usine Nouvelle. L’étude, volontairement très large, analyse donc l’innovation sur l’ensemble de la chaîne de valeur hydrogène (production, transport et stockage, et utilisation) au niveau mondial. Avec une première leçon: «Alors qu’aujourd’hui, l’hydrogène est notamment produit à partir de gaz et très intensif en carbone, on observe déjà une bascule au niveau de l’innovation», décrit Yann Ménière. L’économiste chiffre que les deux-tiers de l’innovation portent sur des technologies directement liées à la transition énergétique (comme la production d’hydrogène décarboné par électrolyse de l’eau) et que l’on observe «un net déclin dans les technologies de production d’hydrogène à partir d’énergies fossiles».
OEB / IEA En Europe (courbe bleue), les dépôts de brevets dans l'hydrogène sont en croissance constante. Crédit: AIE/OEB
Et dans cette nouvelle vague d'innovation, l’Europe fait partie des premiers. Selon l’étude, les pays de l’Union européenne ont déposé 28% des brevets dans l’hydrogène entre 2011 et 2020. Dans le détail, l’Allemagne occupe la première place du podium européen avec 11% des brevets, suivie par la France (6%) puis les Pays-Bas (3%). Au niveau mondial, le Japon se distingue avec 24% des brevets, tandis que les Etats-Unis sont moins en forme que d’habitude, avec seulement 20% de l’innovation dans le domaine.
Air Liquide, médaille d'or des brevets
L’étude détaille les avantages comparatifs de chacun. Alors que l’Asie doit notamment ses bons scores à l’utilisation de l’hydrogène, et en particulier à mobilité automobile – le top 4 des piles à combustible pour véhicules est composé des constructeurs japonais Toyota et Honda, suivi des entreprises coréennes Hyundai et Kia – «l’Europe affiche une vraie spécialisation, avec la première place dans les technologies de production et de distribution de l’hydrogène», pointe Yann Ménière. L'économiste souligne que si l’innovation pour la mobilité terrestre ou la décarbonation de la production d’acier grâce à l’hydrogène est très dynamique, elle accélère moins dans d’autres domaines comme le transport maritime, les usages domestiques, ou la production d’électricité.
Dans le détail, l’Union européenne bénéficie d’abord de l’expertise ancienne de ses géants de la chimie, habitués à produire de l'hydrogène par vaporéformage de méthane, ce qui émet du CO2, mais aussi à stocker, gérer et liquéfier la petite molécule. Ces briques anciennes, qui n’ont pas toujours été développées avec des objectifs climatiques (l'hydrogène sert aujourd'hui principalement à produire des engrais de synthèse et à raffiner du pétrole), pourraient trouver de nouveaux débouchés avec la transition énergétique, note le rapport. Pour les stations de recharge en hydrogène ou le transport de la petite molécule, par exemple. Ce qui pourrait bénéficier au français Air Liquide, premier dépositaire de brevets relatifs à l’hydrogène dans le monde, et qui a fait de la transition un pilier stratégique. A sa suite sur le podium se retrouve l’allemand Linde, tandis que son compatriote, BASF, occupe la cinquième place.
La France domine dans l’électrolyse à oxyde solide
Dans la production, le Vieux continent peut aussi compter sur ses universités. La France, notamment, monopolise le podium de la recherche publique (qui représente 13% des brevets déposés) avec le CEA, l’IFPEN et le CNRS en première, deuxième et troisième places. Une situation qui témoigne en partie de la structuration de la recherche française, concentrée au sein de grands instituts, mais aussi d’une spécificité hexagonale puisque les deux premières institutions publiques se placent sur le podium des déposants tricolores, derrière Air Liquide.
IEA/OEB Si les industriels asiatiques se distinguent dans l'utilisation d'hydrogène (applications finales), l'Europe garde des atouts pour les technologies établies et la recherche. Crédit: AIE/OEB
De quoi distinguer la France dans les technologies avancées d’électrolyse, et notamment les électrolyseurs à oxyde solide, qui fonctionnent en se branchant sur des sources de haute température et dans lesquels «le CEA a une domination écrasante dans les demandes de brevets», souligne Yann Ménière. Une bonne nouvelle, d’autant que l’Europe ne se contente pas d’innover dans cette technologie de pointe, mais commence à organiser son déploiement. En France, la société Genvia prévoit notamment une giga-usine à Béziers, dans l’Hérault.
«Souvent, on voit en Europe des brevets universitaires qui peinent à se transformer en innovation industrielle, mais en regardant les investissements en production, on voit que cette fois cela se matérialise», commente l’économiste en chef de l’OEB. Un potentiel atout pour se distinguer dans la course aux électrolyseurs, où l’Asie dispose d’une claire avance dans les technologies alcalines classiques, déjà bien industrialisées en Chine et pour lesquelles le rythme d’innovation ralentit, note l'étude. Les électrolyseurs PEM (pour membranes à échange de protons), souvent jugés un peu plus performants que les alcalins, sont étudiés à égalité par les pays asiatiques et européens.
Une course encore ouverte
Les Etats-Unis, un peu en retard sur le sujet, déposent néanmoins des brevets dans les PEM, et sont leaders dans la technologie des membranes à échange d’anions (AEM), souvent présentée comme la prochaine étape pour la production d’hydrogène par électrolyse. «Même s’ils déposent peu de brevets, ils sont en tête sur l’investissement dans la production d’électrolyseurs PEM», pointe tout de même Yann Ménière. Il faudra donc voir si le pari de la haute technologie suffira à l’Europe pour s’en sortir face aux technologies éprouvées de l’Asie et à la puissance de frappe des Etats-Unis.
IEA / OEB En nombre de brevets comme en capacité de production prévue, l'Union Européenne a de l'avance dans les électrolyseurs à haute température (SOEC). Crédit: AIE/OEB
D’autant que si l’étude note que les brevets américains ont diminué au cours de la dernière décennie et que «l’Europe est en train de prendre l’avantage en tant que lieu d’investissement dans les nouvelles capacités de fabrication d'électrolyseurs», la tendance pourrait changer. En cause : le retour des Etats-Unis à la faveur de l’Inflation Reduction Act, le grand plan d’investissement de Joe Biden pour attirer l’industrie verte. «On s'attend à un rebond très fort, à l’américaine, avec les nouvelles mesures de l’administration Biden, prévient Yann Ménière. L’Europe a de bonnes bases, mais il y aura une concurrence très sérieuse dans les prochaines années.»
