Le rapport Scénarios énergétiques futurs (FES 2021) de cette année présente quatre scénarios possibles pour la décarbonation de l’énergie d’ici 2050. Le Royaume-Uni atteint son objectif de neutralité carbone en 2050 dans trois de ces scénarios. C’est très encourageant. Cependant, ces scénarios nécessiteront des solutions systémiques complexes et/ou des changements de mode de vie volontaires à l’échelle de la société.

Voici quelques points clés à retenir de ces scénarios :

Hydrogène

Quel avenir ?

L’un des enseignements majeurs du FES 2021 est la dépendance attendue à l’hydrogène. National Grid Electricity System Operator (NG ESO) estime que, d’ici 2035, entre 2 TWh et 10 TWh de stockage d’hydrogène seront nécessaires dans trois scénarios de neutralité carbone, avec une augmentation continue par la suite.

Deux de ces scénarios envisagent également l’utilisation de chaudières à hydrogène (alimentées par un réseau national d’hydrogène) ou de pompes à chaleur hybrides dans la plupart des foyers. Cela représente une grande confiance accordée à l’hydrogène. Cela ne signifie pas que l’hydrogène ne peut pas, ne va pas ou ne devrait pas jouer un rôle clé dans la stratégie énergétique du Royaume-Uni. Mais cela revient à mettre beaucoup d’œufs dans un panier encore peu éprouvé.

Production d’hydrogène bas carbone

Comme l’a souligné Michael Liebreich, il faudra du temps (peut-être des décennies) pour que l’hydrogène bas carbone – et l’hydrogène « vert » (produit à partir d’énergies renouvelables et d’électrolyse) en particulier – puisse concurrencer économiquement l’hydrogène « gris ». L’hydrogène « gris » est produit par reformage du méthane sans captage des émissions.

Le reformage du méthane, la gazéification du charbon et l’oxydation partielle du pétrole représentent presque toute la production d’hydrogène actuelle au Royaume-Uni. En 2019, l’électrolyse ne représentait que 4 % de la production britannique d’hydrogène. Même alors, la grande majorité des électrolyseurs sont alimentés par des combustibles fossiles. Dans les scénarios de neutralité carbone de NG ESO, la demande en hydrogène bas carbone varie de 34 TWh à 332 TWh d’ici 2050. Actuellement, la production d’hydrogène bas carbone est quasiment nulle.

Quel est le plan ?

Le Department for Business, Energy, and Industrial Strategy (BEIS) prévoit 42 TWh de production d’hydrogène bas carbone d’ici 2030. Toutefois, en consultant leur livre blanc « Powering our net zero future » (décembre 2020), un obstacle potentiel apparaît. Des essais à grande échelle restent nécessaires pour garantir « la sécurité, la fiabilité, le coût et le potentiel de réduction des émissions ». Si l’un de ces éléments ne peut être assuré, cela affectera l’ampleur de l’utilisation de l’hydrogène prévue dans ces scénarios. Le FES 2021 souligne qu’il n’existe actuellement « ni réglementation ni marché » pour l’approvisionnement à grande échelle en hydrogène. Pour résumer : beaucoup d’œufs, panier non éprouvé.

Les scénarios de neutralité carbone reposent tous sur une montée en puissance de la production et du stockage d’hydrogène à divers degrés. Selon le FES 2021, explorer et libérer le potentiel de l’hydrogène sera essentiel pour que le Royaume-Uni atteigne son objectif de 2050.

Stockage d’énergie par batteries

Quel avenir ?

Avec une forte augmentation attendue de la production éolienne et solaire dans les quatre scénarios (entre 34 GW et 77 GW nécessaires pour répondre à la demande en 2030), jusqu’à 13 GW de nouveaux moyens de stockage d’électricité pourraient être requis pour équilibrer les périodes de forte et faible production renouvelable. La croissance la plus forte est attendue pour le stockage d’énergie par batteries. Les batteries représenteront la plus grande part de la puissance (GW) parmi toutes les technologies de stockage d’électricité.

Selon les scénarios, la capacité attendue des batteries varie de :

~5 GW à ~13 GW d’ici 2030.

~16 GW à ~28 GW d’ici 2050.

Pourquoi une telle différence dans les capacités prévues ?

Le scénario « Transformation du système » – dans lequel l’ensemble du système s’appuie beaucoup plus sur l’hydrogène – prévoit une augmentation plus lente de la capacité de stockage par batteries. Les scénarios « Transformation du système » et « Progrès régulier » prévoient des niveaux de capacité de batteries pratiquement identiques en 2030 et 2050. Ce dernier correspond à la « décarbonation crédible la plus lente », nécessite « peu de changement de comportement » et n’atteint pas l’objectif de 2050.

Il serait trop simpliste de présenter cela comme une opposition « hydrogène vs batteries ». Chaque technologie a des propriétés fondamentales différentes, répond à des besoins distincts et évoluera sur des marchés différents.

Le scénario « Leading the Way » de NG ESO envisage de fortes augmentations à la fois du stockage/production d’hydrogène et de la capacité des batteries. Il aboutit aussi au rythme de décarbonation le plus rapide des quatre scénarios.

Dans l’ensemble, les Scénarios énergétiques futurs de cette année dessinent un avenir très positif, à condition que les décideurs et les consommateurs prennent conscience de l’importance de la décarbonation et soient prêts à s’adapter. Il sera intéressant d’observer et de comparer les avancées de l’hydrogène et du stockage d’énergie par batteries au cours de la prochaine décennie et au-delà.