L'hydrogène vert concentre actuellement tous les espoirs de décarbonation pour des industries difficiles à électrifier mais aussi pour la mobilité terrestre lourde, l'aviation longue distance et la navigation maritime.
Produit par électrolyse, cette énergie exempte d'émissions de carbone pourrait être largement disponible dans le monde entier à l'avenir comme carburant marin ou comme catalyseur pour les carburants synthétiques. Raison pour laquelle elle a déclenché ces deux dernières années une frénésie d'investissements dans la plupart des économies développées. « De nombreux pays pourraient avoir besoin d'importer de l'hydrogène à grande échelle pour compléter leur production nationale », soutiennent les quatre partenaires d’un nouveau projet franco-français autour du transport de l'énergie star de demain.
Le spécialiste du stockage des gaz liquéfiés GTT, le groupe pétrolier et gazier TotalEnergies, le bureau d'études LMG Marin et la société de classification Bureau Veritas viennent de signer un accord pour le développement d’un navire de grande capacité, jusqu'à 150 000 m3 d'hydrogène liquéfié.
Des contraintes de transport du fait de sa faible densité
« La capacité à transporter par voie maritime de très grandes quantités d'hydrogène sous forme liquéfiée à - 253°C est l'un des principaux défis technologiques à relever pour établir une chaîne de valeur mondiale de l'hydrogène décarboné fiable, efficace et compétitive », reconnait le consortium.
Le stockage et le transport de l’hydrogène, à l’état gazeux, répondent à autant de contraintes que pour le GNL. Du fait de sa faible densité volumique d'énergie, pour le stocker, transporter et distribuer, l'hydrogène doit être soit liquéfié à pression atmosphérique mais à une température extrêmement basse (- 253 °C), soit être comprimé à très haute pression (700 bars), mais avec des risques de fuite, de corrosion et d’explosion.
Évaluer le potentiel de transport
Dans le cadre du projet conjoint, TotalEnergies, qui y voit une opportunité pour évaluer le potentiel de transport à grande échelle de l'hydrogène, travaillera à la définition des spécifications du navire, y compris le profil opérationnel, tandis que GTT concevra le système de confinement à membrane, en tenant compte des contraintes liées à l'hydrogène liquéfié.
LMG Marin est chargé de définir le design adapté aux spécifications et aux contraintes des systèmes de confinement à membrane. L’architecte « partagera son expérience en matière de LH2 issue du projet Hydra, le premier navire au monde utilisant l'hydrogène liquide comme vecteur d’énergie, actuellement en opération en Norvège », précise Vincent Rudelle, son directeur général.
La société de classification Bureau Veritas effectuera pour sa part une évaluation des risques et s'assurera de la conformité aux dernières exigences réglementaires dans le but de délivrer une approbation de principe (AiP).
GTT et Shell déjà sur un projet
Ce n'est pas la première fois que GTT s'intéresse aux transporteurs de LH2. En février 2022, la spécialiste française des systèmes de confinement à membranes et des technologies cryogéniques s'est engagé avec Shell, l’autre grand acteur du GNL, dans un projet visant à développer un navire de LH2 pilote de taille moyenne.
En juillet 2022, GTT a franchi une étape importante dans la faisabilité technique avec l’obtention de deux AiP de la société de classification DNV, l'une pour la conception d'un système de confinement et l'autre pour une étape préliminaire du navire.
Grande effervescence autour de l'hydrogène
Parallèlement, d’autres sociétés de classification, telles que DNV, planchent sur le LH2 pour acquérir de la connaissance de l’art sur la façon dont le gaz hyper volatile se comporte en scénarios de fuite dans des navires de conception typique et pendant le soutage. Mais il est évident que l'expérience acquise avec le GNL sera déterminante même si, en configuration embarquée, les deux gaz ne se comportent pas de la même façon.
« L'hydrogène est le plus léger de tous les atomes, ce qui le rend plus difficile à contenir, et il peut fragiliser des matériaux qui seraient sûrs avec le gaz naturel. Par exemple, il nécessite certains types d'acier et des connexions soudées plutôt que des raccords. Il s'enflamme également plus facilement et sa plage d'inflammabilité est plus large », indique la société de classification norvégienne.
Suiso Frontier, un navire pilote japonais
En janvier 2022, le premier transporteur d'hydrogène liquéfié au monde, du moins revendiqué comme tel, le Suiso Frontier, a opéré un premier voyage dans le cadre d'un projet de démonstration porté par plusieurs entreprises japonaises initié en 2019 par Heavy Industries (KHI). Avec sa cuve de stockage de 1 250 m3, il a la capacité de transporter 75 t de LH2.
Le Japon a pour ambition d’avoir une chaîne complète d’approvisionnement en hydrogène en 2030 et l’exploitation du Suiso Frontier doit en valider le principe avant la construction de navires d’une capacité voisine de celle des méthaniers actuels.
75 Mt actuellement produits
L’hydrogène ne constitue pas une énergie primaire directement disponible comme le charbon ou le pétrole. Mais comme vecteur d’énergie, il a de grandes qualités, notamment sa grande densité massique d'énergie (1 kg d’hydrogène contient autant d’énergie qu’environ 3 kg de pétrole) et sa capacité à produire de l’électricité (par électrolyse ou pile à combustible). En tant qu’intermédiaire énergétique, il peut aussi être recombiné avec le CO2 afin de produire du méthane vert (Power to Gas) ou des hydrocarbures liquides.
75 Mt sont fournies annuellement à l’industrie chimique, près de 45 % pour le raffinage pétrolier (désulfuration), presque autant pour la production d’ammoniac et d'engrais azotés, environ 10 % pour les industries alimentaires, électroniques et métallurgiques et enfin près de 1 % pour la propulsion spatiale des fusées.
Adeline Descamps
