Étude stratégique de la filière hydrogène en

région Occitanie Synthèse Opérationnelle

Pour un Plan Hydrogène Occitanie

L'hydrogène est un vecteur énergétique émergent mais stratégique pour réussir la transition énergétique et changer positivement, durablement et de manière soutenable la société. La Région peut au travers de cette vision de l'Hydrogène Énergie lancer une véritable dynamique de transition énergétique au service de tous ses citoyens, de son économie et de son territoire, et constituer une vitrine durablement visible dans le monde au travers de sites emblématiques, notamment touristiques et économiques. Au travers de cette stratégie globale et innovante, la Région peut s'inscrire dans les débats nationaux et européens sur la transition énergétique en montrant comment intégrer avec succès l'énergie hydrogène dans l'ensemble des politiques régionales concernées.

Etude pilotée par : Etude financée par : Etude réalisée par :

Date de réalisation : Mars 2016 Date d’émission : Janvier 2017

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L’hydrogène, nouvel acteur de la transition énergétique L’hydrogène est un vecteur énergétique qui peut être produit à partir d’énergies fossiles, nucléaires ou renouvelables. L’hydrogène produit à partir de ressources renouvelables peut apporter une contribution importante à la transition vers un modèle énergétique décarboné, notamment dans les secteurs du transport et du stockage d’énergie. Les différents modes de production de l’hydrogène :

L’Agence Internationale de l’Énergie a publié en 2015 sa première feuille de route 2050 dédiée à l’hydrogène1, en analysant les étapes à franchir pour faire de l’hydrogène un élément central du système énergétique et limiter le réchauffement climatique à 2°C. Elle estime que l’hydrogène est l’un des rares moyens de stocker massivement les surplus d’énergie solaire et éolienne. Elle considère que la pile à combustible permet de développer des transports routiers sans émission de CO2 et de polluants tout en offrant une autonomie et une rapidité de recharge comparables aux véhicules thermiques. La Loi de Transition Énergétique, dans son article 121, prend en compte cette nouvelle donne. Elle demande en particulier au gouvernement de remettre au Parlement avant août 2016 un plan étudiant la mise en œuvre d’un modèle économique du stockage par l’hydrogène de l’électricité produite à partir de sources d’énergies renouvelables, la mise en œuvre de mesures incitatives destinées à promouvoir des innovations technologiques visant plus particulièrement les piles à combustible, le déploiement d’une infrastructure de stations de distribution d’hydrogène, et enfin l’adaptation des réglementations pour permettre le déploiement de ces nouvelles applications de l’hydrogène. Par ailleurs, le plan Nouvelle France Industrielle, porté par le Ministère de l’Économie, a été réorganisé en 10 solutions qui représentent des marchés à fort potentiel. La filière hydrogène est concernée en premier lieu par la solution « Mobilité écologique », mais aussi par les « Transports de demain », la « Ville durable », et les « Nouvelles ressources ». 1 http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/TechnologyRoadmapHydrogenandFuelCells.pdf

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Le plan « Mobilité écologique » envisage le financement de stations de distribution d’hydrogène dans une trentaine de zones dans les trois ans à venir, et de premiers véhicules. Quatre régions pilotes seront choisies en 2016 pour la réalisation de plates-formes intégrées associant production d’hydrogène bas carbone, stockage, et distribution pour les applications piles à hydrogène, en particulier dans le domaine de la mobilité. Dans le même temps, l’ADEME a publié début février 2016 son premier avis officiel sur le rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique2. L’ADEME reconnaît que l’hydrogène produit à partir de ressources renouvelables peut apporter une contribution importante à la transition vers un modèle énergétique décarboné, notamment dans les secteurs du transport et du stockage d’énergie. L’ADEME insiste particulièrement sur le rôle des territoires : elle fait le constat que l’hydrogène « bas carbone », en tant que vecteur de valorisation et d’intégration des énergies renouvelables dans les réseaux, est principalement produit de manière décentralisée. Produit localement au plus près des énergies renouvelables (EnR), valorisé par des usages tels que la mobilité ou des applications stationnaires pour les bâtiments et divers équipements, il favorise une logique d’autoconsommation, d’indépendance énergétique, et s’inscrit parfaitement dans les objectifs de territoires à énergie positive pour la croissance verte (TEPCV). La Commission de Régulation de l’Énergie (CRE) reconnaît aussi l’intérêt de l’hydrogène, notamment dans une perspective de Smart Grids3. La fiche de l’ADEME publiée par CRE précise : « L’émergence en France d’initiatives de déploiement concret au niveau régional qui seront autant de démonstrateurs technico-économiques des atouts de l’hydrogène pour optimiser l’intégration d’énergies renouvelables et pour contribuer à une mobilité propre est donc essentielle ». Enfin, le gouvernement français doit se prononcer d’ici novembre 2016 sur sa mise en application de la nouvelle Directive Européenne Carburants Alternatifs, qui prévoit la possibilité de déployer des infrastructures de recharge hydrogène. Ainsi, l’hydrogène « énergie » et ses applications pourraient jouer un rôle très important dans la réussite de la transition énergétique et contribuer aux objectifs COP21. D’aucuns avancent qu’une « société de l’hydrogène » est en train de naître, et il est clair pour l’ensemble des spécialistes du sujet que les territoires en seront des acteurs majeurs. L’hydrogène, un enjeu industriel Les deux technologies clés de l’hydrogène énergie sont le système pile à combustible et les sous-systèmes de stockage. Les piles sont à la fois utilisées pour la production d’hydrogène dans les électrolyseurs à haut rendement (électrolyseurs PEM), et dans les applications piles à hydrogène, qu’il s’agisse de piles de très petite puissance, quelques Watts, ou de forte puissance, plusieurs centaines de kW. 2 http://www.ademe.fr/hydrogene-transition-energetique-l 3 http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=consommateurs-hydrogene et http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=hydrogene

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Ces piles fabriquent de l’électricité à la demande à partir d’hydrogène stocké et d’oxygène de l’air, produisent de la chaleur et de l’eau pure. Elles peuvent être utilisées dans les transports (pour alimenter des batteries ou directement la propulsion électrique), dans des applications stationnaires pour alimenter des équipements, bâtiments, ou générateurs de secours, et dans des applications portables, par exemple pour recharger ou alimenter des équipements électroniques. Sur les technologies de pile à hydrogène et des systèmes de stockage, les principaux acteurs sont nord-américains, performants dans les systèmes stationnaires et équipements portables pour l’armée américaine, mais aussi dans la mobilité avec General Motors. Les Japonais sont très en pointe, par le biais de leurs constructeurs automobiles nationaux Toyota, Honda, Nissan, mais aussi Mitsubishi, Panasonic, Toshiba, Sharp dans les applications stationnaires et la cogénération. La Corée du Sud, où Hyundai par exemple a développé sa propre pile, ou encore le fournisseur de réservoirs de stockage gazeux Iljin Composites, qui équipe Hyundai. En Angleterre, Intelligent Energy (stationnaire, mobilité, nomadisme) et ITM Power (électrolyseurs PEM et stations de remplissage H2) sont des acteurs majeurs sur le marché aujourd’hui. Les Allemands sont très présents sur les équipements industriels, et sur tous les composants des systèmes piles : membranes polymères (Solvicore), réservoirs de stockage sous pression (Xperion), plaques bipolaires (Borit), électronique et logiciel de contrôle-commande (Bosch). De plus, les constructeurs Daimler-Mercedes, Audi, BMW et VW s’apprêtent à sortir leurs produits en 2017 et 2018, alors que du côté français, seul PSA a réactivé un timide développement de pile à hydrogène. A noter en région, le développement de bus hybride par la société Safra (Tarn). Cependant, les Français sont très présents sur la technologie système piles à hydrogène et sur le stockage : en stationnaire avec Axane (Air Liquide), en électrolyseur PEM avec Areva H2Gen, en équipements pour l’aéronautique avec Zodiac Aerospace (technologie d’origine CEA) et Safran à Toulouse, prolongateurs d’autonomie et systèmes forte puissance pour les transports avec Symbio FCell (technologie d’origine CEA), systèmes piles de faible puissance (Pragma Industries près de Biarritz, Paxitech à Grenoble), technologies de stockage d’hydrogène sous pression (Stelia du groupe Airbus, à Bordeaux, Ullit à Châteauroux, Raigi dans la région parisienne), stockage solide hydrures métalliques, électrolyseurs et stations de recharge (McPhy, dans la Drôme), applications stationnaires pour sites isolés (Powidian, essaimage d’Airbus) et mini-stations de recharge (Atawey, près de Chambéry), sous-systèmes de conversion haute-basse pression (Ad-Venta, à Valence), électronique de puissance pour les systèmes piles (Tronico, Nantes), compresseurs d’air. On peut aussi rajouter reformage de biogaz, électrolyseurs et stations de recharge en projets de développement chez Albhyon (Tarn) ou sa maison mère (Hera en Espagne). Il résulte de cet état des lieux que les français sont très présents sur de nombreuses technologies clés, mais souffrent de l’absence d’un marché intérieur suffisamment dynamique. La plupart des acteurs mentionnés travaillent principalement à l’export. Le seul composant clé qui n’est pas couvert par un acteur français est le compresseur d’hydrogène. Les super-capacités apparaitront aussi bientôt dans les solutions hybridées.

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Le marché « mainstream » de la pile à combustible automobile sera à terme dominé par les grands constructeurs eux-mêmes car c’est un système stratégique considéré par ces derniers comme cœur de métier. Par contre, il existe de très nombreux débouchés pour des piles françaises, sur des niches opportunistes importantes (prolongateurs d’autonomie), les engins spéciaux, les systèmes de traction de forte puissance, l’électrolyse PEM, le nomadisme, les applications stationnaires, les unités de production d’électricité auxiliaire (APUs). Il existe donc un vrai potentiel industriel, que ce soit pour se positionner en tant qu’équipementiers, ou en tant que fournisseurs de solutions clés en mains.

L’hydrogène dans la région Occitanie L’hydrogène est déjà inscrit dans l’histoire de la région, depuis plusieurs années. C’est principalement dans l’est de la région, dans le Tarn et l’Aveyron, que plusieurs initiatives et projets se sont développés, de manière isolée. Preuve qu’il existe des porteurs de projets motivés et que des compétences existent, mais ces projets peuvent souffrir de leur isolement s’ils ne sont pas inscrits dans une dynamique plus globale et une stratégie de développement régional. Les acteurs régionaux et la région sont peu visibles aujourd’hui en France. Précurseur au milieu des années 2000, grâce notamment à l’action de l’association pHyrénées, la région était jusqu’en 2015 plutôt en perte de vitesse sur le sujet hydrogène. Ce sujet est également porté avec une certaine ambition par d’autres régions. Des projets innovants s’y sont développés avec le soutien de leurs Conseils Régionaux et deviennent aujourd’hui exemplaires et médiatiquement reconnus, tant en France qu’à l’étranger. Deux exemples sont particulièrement remarquables : HyWay en Rhône-Alpes, et EAS-HyMob en Normandie. L’un des principaux dangers qui guettent la grande région aujourd’hui, dans cette thématique hydrogène, est l’absence de projet structurant de déploiement d’infrastructure de mobilité hydrogène dans le couloir routier qui relie le corridor européen de l’ouest et le corridor européen de l’est de la France.

Source : H2 Mobilité France

6Stationsdéjàexistantes:• Saint-Lô(site:servicesduCG50)• Lyon(site:PortEdouardHerriot)• Grenoble(site:stationGEG)• Dole(site:SolvayTavaux)• Luxeuil(site:PPDCLaPoste)• Albi(site:circuitd’essai)

3Stationsdans leCallFCH-JU2014(Ouvertures2015-2016):• Rodez• ParisIvryS/Seine• Sarreguemines

9Stationsdans leCallFCH-JU2015(Ouvertures2015-2017):• Lyon• Valence• Montélimar• Bordeaux• Nantes

15StationsfinancéesenNormandieparTEN-T(Ouvertures2016-2017)• Territoire=BasseNormandie+DépartementsLimitrophes• Principe=préfigurerunmaillagedenseàl’échelonrégional• Sitesd’implantation=encoursdedéfinition

Autresterritoiresàl’étude

• Paris– Sud• Paris– Nord• Rouen• Nancy

Plan H2 Mobilité France: 9 stations/150 Véhicules planifiés en 2015…20 Stations/600 Véhicules planifiés en 2016 +

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Aujourd’hui, la mobilité hydrogène est le vecteur privilégié de valorisation directe d’un hydrogène bas-carbone, ce qui implique de prévoir stations de distribution et véhicules. Les autres types de valorisations possibles concernent les applications stationnaires (cogénération domestique, alimentations de secours ou alimentation principale d’équipements et de bâtiments). Or, les seuls projets de stations identifiés en région sont sur des axes régionaux secondaires : Albi-Rodez, Pamiers-Andorre. Ces projets sont très intéressants en soit, mais ils ne participent pas directement au maillage transrégional stratégique que constitue l’axe Est-Ouest reliant les deux grands corridors européens (corridor Aquitain et corridor Rhône-Alpin).

Résultats de l’enquête

L’étude s’est appuyée sur une enquête à laquelle a répondu une cinquantaine de personnes (industriels, académiques, institutionnels), concernant à la fois la connaissance de l’hydrogène (applications et briques technologiques) et le positionnement de leur organisme dans la chaine de valeur hydrogène.

Quelques résultats de l’enquête :

- Quelles sont, selon vous, les 3 applications les plus matures actuellement en matière d'utilisation de l'hydrogène-énergie ?

La propulsion de véhicules terrestres (Pile à Hydrogène) se détache, devant le stockage d’électricité sur vecteur hydrogène. Nota : La prédominance de l’application « propulsion de véhicules terrestres » est accrue par la présence parmi les répondants de 4 partenaires du projet VabHyogaz

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Parmi les réponses « Autres », deux applications ont été citées :

• La CHP (Combined Heat and Power) ou cogénération résidentielle au Japon • La propulsion de véhicules faible puissance

- Quelles sont, selon vous, les 3 applications de l'hydrogène-énergie présentant le potentiel économique le plus important ?

En ce qui concerne les applications représentant le potentiel économique le plus important on retrouve le même trio de tête que concernant leur maturité. La propulsion pour trains, tramways, bateaux remonte dans le classement tandis qu’à l’inverse, les applications nomades ne sont citées qu’en septième et huitième position. Parmi les choix « Autres », le Power-to-méthane a été cité une fois. L’enquête menée dans le cadre de cette étude démontre également qu’il y a dans la région des acteurs motivés, un potentiel EnR de premier plan qui se renforcerait par l’introduction de solutions hydrogène, des compétences académiques sur l’hydrogène, une industrie touristique en recherche d’innovations écotouristiques structurantes, des PME semblant en retrait dans la filière nationale mais en attente d’un signal fort et d’une feuille de route de la Région pour s’engager pleinement dans des projets, des énergéticiens et certains acteurs industriels de premier plan (tel que Safran) qui s’investissent ou veulent s’investir dans l’hydrogène en basant cette activité à Toulouse. Ce vivier régional a de fortes attentes et il doit être aidé.

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Préconisations pour la Région L’étude fait apparaître que les acteurs régionaux ont besoin que la Région s’engage dans une politique de développement d’une économie de l’hydrogène. Cela passe par la publication d’une feuille de route stratégique établie au niveau régional tout en prenant en compte les stratégies nationales et européennes, éventuellement régionales lorsqu’il s’agit de régions voisines (Aquitaine par exemple). On attend également de la Région qu’elle prenne la « direction des opérations » et fédère les projets en cours dont l’isolement est une difficulté. Les acteurs souhaitent aussi un accompagnement à la recherche de « clients », ou de débouchés pour la molécule d’hydrogène lorsque leur projet consiste à en produire. La communication autour d’une énergie hydrogène menée au niveau régional aurait un impact positif sur la viabilité des projets engagés. Enfin, pour les acteurs de l’énergie actuellement en retrait sur le sujet de l’hydrogène en région, leur engagement pourrait être déclenché par la mise en place de projets ambitieux (power-to-gas, plateforme mutualisée ou écosystème multi-acteurs, multi-applications). Pour qualifier des projets emblématiques, ont été proposés une méthodologie opérationnelle et quatre axes stratégiques de « différenciation », qui répondent aux objectifs stratégiques énoncés précédemment et sont conformes aux spécificités régionales telles que décrites dans le rapport :

n Écosystème H2 : la filière a besoin de se structurer autour de projets collaboratifs démontrant la pertinence de l’ensemble de la chaine de valeur. Les écosystèmes aéroportuaires sont identifiés.

n Bio hydrogène : la région compte un projet solide et performant dans ce domaine (développé autour de Trifyl dans le Tarn), une recherche académique en pointe sur le sujet des Bioprocess et de la méthanation, des entreprises industrielles engagées sur ce sujet, sachant que le biogaz est déjà une thématique forte de la région.

n Écotourisme : les acteurs régionaux du tourisme, à commencer par le Comité Régional du Tourisme (CRT), sont demandeurs d’offres nouvelles qui soient à la fois innovantes, vertueuses du point de vue environnemental, et structurantes pour cette économie majeure en région.

n Stockage ENR, Réseaux Energétiques Intelligents, et valorisations multiples : fort de son 2ème rang national en tant que producteur d’énergies renouvelables, la région a tout intérêt à déployer des solutions nouvelles de stockage et de valorisation de l’électricité issue de le production renouvelable. Des projets doivent servir à tester et démontrer la pertinence de la valorisation multiple de l’hydrogène à la fois pour les services réseaux (SmartGrids, stockage, effacement) et les applications piles à hydrogène (mobilité, stationnaire, cogénération), voire injection dans les réseaux gaziers.