Fournir de l’hydrogène aux utilisateurs industriels est maintenant une activité majeure à l’échelle mondiale, alors que les fournisseurs de gaz naturel et d’autres reconnaissent l’importance croissante de cet approvisionnement de carburant gazeux à faibles émissions pour réduire davantage leurs émissions de carbone.
« La demande d’hydrogène, qui s’est multipliée plus de trois fois depuis 1975, continue d’augmenter (et est) presque entièrement fournie à partir de combustibles fossiles, avec six pour cent de gaz naturel à l’échelle mondiale… allant à la production d’hydrogène », selon un rapport de 2019 de l’Agence internationale de l’énergie (AIE)
« Le gaz naturel est actuellement la principale source de production d’hydrogène, comptant pour environ les trois quarts de la production mondiale annuelle désignée d’hydrogène d’à peu près 70 millions de tonnes. »
Avec son énorme potentiel, l’hydrogène est un gaz que l’on retrouve en abondance au Canada. Selon des études d’experts, le Canada a le potentiel de produire de l’hydrogène dont le coût et les émissions pourraient être les plus faibles au monde.
L’intérêt grandissant dans l’hydrogène aujourd’hui est largement attribuable au fait que, lorsqu’il est brûlé, ses seuls sous-produits sont la chaleur et l’eau – et ce à un moment où tant de décideurs établissent des objectifs d’émissions pour la consommation d’énergie.
« Le Canada dispose de nombreuses sources d’énergie qui peuvent être utilisées pour produire de l’hydrogène – souvent appelé H2 – mais la plus prometteuse peut-être est le gaz naturel, parce qu’il est abondant et abordable ».
Il peut être utilisé dans nombre d’applications diverses. La production d’hydrogène par l’électrolyse en fait un « accumulateur » remarquable pour les ressources renouvelables intermittentes comme l’éolien et le solaire.
L’hydrogène peut aussi être la source de combustible pour une pile à combustible, qui produit de l’électricité et de la chaleur. De plus, l’hydrogène peut être ajouté à des cours de gaz naturel existants pour augmenter le contenu calorifique du carburant brûlé, tout en en réduisant les émissions.
Le Canada dispose de nombreuses sources d’énergie qui peuvent être utilisées pour produire de l’hydrogène – souvent appelé H2 – mais la plus prometteuse peut-être est le gaz naturel, parce qu’il est abondant et abordable.
L’ACG appelle à l’action pour tirer parti des possibilités de l’hydrogène
Bien que l’Association canadienne du gaz (ACG) et ses partenaires de l’industrie collaborent depuis plusieurs années avec le gouvernement et d’autres parties prenantes pour mettre en place les conditions nécessaires à l’établissement d’un marché fort de l’hydrogène au Canada – et alors que Ressources naturelles Canada poursuit son élaboration d’une stratégie nationale pour l’hydrogène – l’ACG a redoublé ses efforts en raison de l’importante concurrence qui se manifeste à l’échelle mondiale.
À l’été 2020, l’Association a fait appel à tous les échelons du gouvernement pour travailler avec le secteur du gaz naturel et d’autres parties prenantes afin d’aider le pays à devenir un chef de file mondial à tous les niveaux des possibilités qu’offre l’hydrogène, de sa production jusqu’à son utilisation finale et à son exportation.
De plus, l’ACG a recommandé la création d’un groupe de travail national pour élaborer un plan de mise en œuvre axé sur les possibilités à court terme de déploiement de l’hydrogène dans un certain nombre de villes ou de régions canadiennes de haute priorité.
Certaines des sociétés membres de l’Association ont commencé divers projets dont le but ultime est de mélanger l’hydrogène dans les réseaux de gaz naturel existants partout au Canada.
Par exemple, le service public canadien ATCO Gas a annoncé l’été dernier l’avancement d’un projet de mélange de l’hydrogène à Fort Saskatchewan, en Alberta, près d’Edmonton.
ATCO dit qu’une fois le projet terminé, jusqu’à cinq pour cent de l’hydrogène par volume sera injecté dans une section du réseau de distribution de gaz naturel résidentiel de Fort Saskatchewan, réduisant ainsi les émissions de carbone pour ses clients.
Entre-temps, le fonds Gaz naturel financement innovation (GNFI) joue un rôle important dans le financement de départ de technologies propres offrant des solutions pour les applications du gaz naturel. Le portefeuille du GNFI comprend maintenant un sous-ensemble croissant de technologies prometteuses pour l’hydrogène d’entreprises en démarrage canadiennes et internationales ouvrant des possibilités intéressantes pour l’industrie du gaz naturel du Canada. Deux des entreprises du portefeuille, Solistra et Ekona, sont présentées ci-dessous.
Solistra
Solistra – une entreprise dérivée du University of Toronto Solar Fuels Group – vise à commercialiser un nanomatériau novateur capable de convertir le dioxyde de carbone et le méthane simultanément en produits pétrochimiques en utilisant l’énergie solaire.
« Le matériau, qui est activé par son illumination directe avec la lumière du soleil, réduit considérablement la quantité d’énergie requise pour produire ces réactions chimiques », explique Alexandra Tavasoli, directrice générale de Solistra.
« Étant donné que le dioxyde de carbone et le méthane sont produits à partir de sources non fossiles, dont les sites d’enfouissement, les puits orphelins et l’agriculture ou les résidus alimentaires, la technologie de Solistra permet de produire de l’hydrogène propre à partir d’une variété de sources de déchets. »
Les unités ne consomment que 30 pour cent de l’électricité qu’utilisent les unités d’électrolyse de l’eau, ce qui permet de produire de l’hydrogène à une vaste gamme d’échelles, dans des régions géographiques ou l’eau est peu abondante.
Avec le soutien du GNFI, de Ressources naturelles Canada et de MaRS Discovery District, Solistra a été en mesure de mener à terme la première étape de son premier projet pilote, qui est incroyablement 1000 fois plus grand que son prototype initial à l’échelle laboratoire. La production d’hydrogène vert est la prochaine étape à l’horizon.
« L’économie de l’hydrogène est en plein essor », explique Tavasoli en parlant de son modèle de gestion. « Les plans audacieux pour réduire l’intensité des émissions de carbone des carburants de l’infrastructure comme le gaz naturel en injectant de l’hydrogène dans les réseaux de distribution, ou pour son utilisation dans les services de transport – par exemple, le transport de marchandises sur long parcours et le transport en commun – ou les applications minières feront sans aucun doute augmenter la demande pour l’hydrogène vert. »
Ekona Power
Pendant ce temps sur la côte Ouest, Ekona Power Inc. est à créer une solution pour produire de l’hydrogène à l’échelle industrielle qui est à la fois bon marché et propre en convertissant le gaz naturel en hydrogène, en énergie propre et en carbone pur et/ou en dioxyde de carbone pur qui peut être facilement stocké ou utilisé.
Le projet de trois ans de 13,8 millions de dollars développera un système de pyrolyse à pulsions du méthane (PPM) novateur et en fera la démonstration pour la production industrielle à faible coût d’hydrogène propre.
Le projet fera également la démonstration d’une pile à combustible direct au carbone (PCDC), qui convertit le carbone solide dérivé du processus de PPM en énergie électrique et qui permettra de renforcer l’économie de la production d’hydrogène.
La plate-forme de pyrolyse trigénération (PTG) devrait produire de l’hydrogène propre à des coûts inférieurs à ceux du reformage du méthane à la vapeur (RMV) traditionnel avec 90 pour cent moins d’émissions de gaz à effet de serre.
En phase finale, un système de PPM sera mis à l’essai en Alberta pour en évaluer la performance par rapport aux exigences des clients. L’unité d’essai pratique devrait produire 200 kg d’hydrogène par jour, ainsi que du carbone solide pur à partir du gaz naturel pour des applications comme la production industrielle d’hydrogène et la décarburation du gaz naturel.
« L’Hydrogène come vecteur d’énergie propre clé sera requis pour décarburer bon nombre de secteurs difficiles à décarburer comme le gaz naturel, le transport par véhicules lourds, l’aviation et la production de pétrole brut », explique Chris Reid, directeur général d’Ekona Power. « Il semble que le monde ait aussi pris connaissance de cela et l’activité relative à l’hydrogène a augmenté par conséquent. »
Ayant travaillé avec les gouvernements canadien et provincial (C.-B.) sur des stratégies pour l’hydrogène, Ekona Power est ravi du financement fourni par des organisations comme le GNFI et l’ACG.
« Le financement du GNFI est essentiel parce qu’il nous permet d’avancer dans notre processus de développement plus rapidement et de prendre contact avec d’importants clients industriels qui ont un intérêt stratégique dans notre technologie. »
Intérêt grandissant pour les solutions écotechnologiques
Le GNFI est une organisation subventionnaire de l’industrie, menée par l’industrie et créée par l’ACG pour accélérer l’innovation écotechnologique dans la production, le transport par pipeline et l’utilisation finale de gaz naturel – dans le but d’améliorer la performance environnementale et économique du secteur.
« Je suis toujours aussi ravi de voir l’intérêt grandissant pour les solutions écotechnologiques dans le secteur du gaz naturel », souligne John Adams, directeur général du GNFI. « Je crois que les entreprises d’écotechnologie en démarrage ont le pouvoir de créer des solutions environnementales et économiques pour le secteur de l’énergie du Canada qui peuvent en favoriser la croissance et lui permettre de rivaliser à l’échelle mondiale. »
« La production d’hydrogène et l’innovation qui l’entoure ajoute un dynamisme nouveau et excitant à notre industrie. Je me réjouis d’être en mesure de soutenir les investisseurs du GNFI avec des technologies pour les solutions d’hydrogène qui ont le potentiel de réduire le contenu de carbone dans l’infrastructure de pipelines en aval partout au Canada et de créer une nouvelle possibilité de progression du marché pour les producteurs de gaz naturel en amont. »
Aujourd’hui, 35 pour cent des besoins énergétiques des Canadiens sont comblés par le gaz naturel, avec cette source d’énergie distribuée à près des deux tiers de la population canadienne et une clientèle qui croît rapidement.
Dennis Lanthier est un écrivain primé et un spécialiste des communications d’entreprise. il compte près de vingt ans d’expérience dans les domaines du pétrole et du gaz. Il a obtenu un Gold Quill de l’Association internationale des professionnels en communication en 2011 pour la création d’un magazine distribué aux employés et aux retraités de TransCanada Pipeline. Dennis est maintenant rédacteur indépendant et travaille avec plusieurs associations de l’industrie pétrolière et gazière dans le secteur de l‘énergie.