L’hydrogène - Bolero

TOPIC

25 mars 2019D’APRÈS LES RECHERCHES DE DAVID DUCHI (KBC ASSET MANAGEMENT)

PRÉSENTÉ PAR TOM SIMONTS, SR. FINANCIAL ECONOMIST

L’hydrogèneUne tendance à suivre pour vos investissements ?

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TOPIC L’hydrogène: une tendance pour vos investissements ?

On peut dire que, depuis quelque temps, l’hydrogène a le vent en poupe. En tant que vecteur d’énergie, il s’inscrit parfaitement dans la tendance d’une économie plus faible en carbone. C’est un sujet qui anime également le monde des investisseurs, car cette tendance est porteuse d’opportunités. Mais l’hydrogène est-il vraiment la dernière tendance en investissement ?

Nous avons posé cette question à David Duchi, analyste chez KBC Asset Management. Dans ce dossier, il reprend les différentes sortes d’hydrogènes, les modes d’utilisations possibles, la distinction entre l’hydrogène et les batteries, ou encore les conditions pour qu’une percée technologique puisse avoir lieu. Enfin, il souligne les opportunités émegeantes afin que les investisseurs puissent en profiter pleinement.

Dans ses TOPICS, Bolero approfondit un sujet de bourse spécifique comme une introduction en bourse, une fluctuation des prix du pétrole, mais il peut également s’agir d’un indice ou d’un secteur spécifique qu’il passe au peigne fin.

L’hydrogène vert a le potentiel de réduire les émissions de CO2 provenant de l’industrie et des transports actuels et il peut également être utilisé pour le chauffage, le refroidissement ou le stockage d’énergie. Il connaît à juste titre un regain d’intérêt ces derniers temps, car en tant que vecteur d’énergie, l’hydrogène s’inscrit parfaitement dans la tendance vers une économie plus faible en carbone.

« Ce n’est pas une nouvelle révélation », explique David Duchi, analyste chez KBC Asset Management, qui voit principalement l’utilisation de l’hydrogène dans les applications industrielles. La demande d’hydrogène vert et gris pourrait augmenter de 11,5 % par an d’ici 2050, pour atteindre 550 millions de tonnes par an.

1. Quelques informations utiles sur l’hydrogène

L’hydrogène (symbole chimique H) est l’élément retrouvé le plus abondamment dans l’univers. Mais sur Terre, l’hydrogène pur est extrêmement rare, parce que très vite il est confronté à d’autres éléments. Dans l’atmosphère terrestre, par exemple, il se compose d’une molécule comportant deux atomes d’hydrogène – le dihydrogène (H2), plus communément appelé « hydrogène ». C’est un gaz incolore, inodore et très inflammable. Une grande partie des atomes d’hydrogène présents sur Terre entrent dans la composition des molécules d’eau (H2O) ou d’hydrocarbures comme le méthane (CH4).

Il est important de souligner que l’hydrogène est un vecteur d’énergie et non une source d’énergie. Il permet de stocker et d’emmagasiner de l’énergie pour une utilisation ultérieure. Les piles à combustible (« fuel cells ») reconvertissent l’hydrogène en électricité.

• Hydrogène gris : Puisque le dihydrogène n’apparaît pas librement dans la nature, il doit être produit industriellement. De nos jours, il est presque exclusivement extrait du gaz naturel ou d’autres hydrocarbures par un système de réaction chimique provoqué par la chaleur (« vaporeformage »). L’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles est aussi appelé hydrogène gris à cause de la quantité importante de CO2 dégagée par le procédé.

• Hydrogène bleu : Lorsque ce CO2 est capté et stocké pendant la production, on parle d’hydrogène bleu (climatiquement neutre). Le rendement de cette méthode de production est de 70 à 80 %, ce qui signifie qu’environ 30 % du pouvoir calorifique du gaz naturel sont perdus en tant que chaleur de récupération.

• Hydrogène vert : Le procédé le plus écologique de production d’hydrogène est l’électrolyse, obtenu en séparant l’eau en hydrogène et en oxygène, à l’aide d’une énergie verte – solaire ou éolienne. Cette méthode permet donc d’éviter le dégagement de CO2, mais elle est très gourmande en électricité.





Le rendement de l’électrolyse verte se situe entre 40 et 65%. Il est donc moins performant que l’électrolyse à base de gaz naturel. La production d’hydrogène via électrolyse (avec un électrolyseur) coûte, suivant les estimations, deux à trois fois plus cher que la production utilisant le gaz naturel.

2. Quelles sont les applications les plus prometteuses de l’hydrogène ?

La technologie de l’hydrogène n’est certes pas neuve. Chaque année, à travers le monde, ce sont plus de 55 millions de tonnes d’hydrogène qui sont utilisées dans toute une série de processus industriels. L’hydrogène est par exemple utilisé comme matière première dans la production d’engrais chimiques (ammoniac), comme agent de refroidissement dans les grands générateurs ou dans les raffineries de pétrole. L’hydrogène vert peut donc contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Ces dernières années, l’hydrogène (vert) est considéré comme une alternative durable aux combustibles fossiles comme l’essence, le diesel ou le gaz naturel. Avec des piles à combustible, il est possible de convertir l’énergie chimique de l’hydrogène en électricité, avec pour seuls produits dérivés de l’eau et un peu de chaleur de récupération. Dans une voiture à hydrogène, l’hydrogène du réservoir s’associe à l’oxygène atmosphérique, générant une énergie électrique directe qui peut servir à recharger les batteries ou à actionner un moteur électrique. Seul produit résiduel de la pile à combustible: de l’eau!

Outre les applications de l’hydrogène dans l’industrie ou comme combustible de transport alternatif, les spécialistes envisagent une foule de possibilités pour l’hydrogène dans l’accumulation d’énergie. Avec la part accrue de l’énergie renouvelable (éolienne et solaire), la production d’électricité se fait de plus en plus fluctuante. Il est difficile de garantir un taux d’ensoleillement suffisant ou une force



éolienne capable de répondre de manière adéquate aux besoins du moment. Il est aisé de stocker des quantités réduites d’électricité dans des batteries pendant un certain temps (qui se compte en heures et en jours), mais pour des quantités plus élevées d’électricité, et pour une période plus longue (en semaines et en mois), l’exercice s’avère plus difficile.

La transformation de cette électricité verte en hydrogène (« power-to-gas ») peut apporter une réponse à ce défi. L’hydrogène produit peut ainsi être utilisé comme gaz de chauffage dans l’industrie ou mélangé au gaz naturel, utilisé comme combustible, ou encore reconverti en électricité à l’aide d’une pile à combustible.

Des projets pilotes ont été lancés dans le monde entier afin d’explorer la manière dont l’hydrogène pourrait être utilisé à grande échelle pour stocker, sur des durées plus longues, l’énergie renouvelable excédentaire. Sur un marché où les sources d’énergies renouvelables sont multiples, où les prix de l’électricité sont très fluctuants, et où les besoins de stockage varient en fonction des saisons, l’hydrogène se présente comme une alternative intéressante. Pour pouvoir générer une électricité très bon marché, voire gratuite, l’emplacement de l’électrolyseur est de la plus haute importance. L’installation de ces dispositifs de génération d’hydrogène est très modulable. Ce qui leur permet, en théorie, de compenser parfaitement le manque de flexibilité des systèmes d’énergie renouvelable. De grands volumes hydrogène peuvent ainsi être stockés sous terre, dans des champs pétrolifères et gaziers épuisés, pour être ensuite reconvertis en électricité à l’aide de piles à combustible.

3. L’hydrogène concurrent de la batterie ?

La conduite à l’hydrogène est parfois présentée comme une alternative aux voitures électriques à batterie. Un plein de quelques minutes vous permet de parcourir plusieurs centaines de kilomètres, sans la moindre émission de CO2.

Bien que la première voiture à hydrogène ait été mise sur le marché il y a près de deux décennies, elle n’a pas réussi à convaincre. Et il y a de bonnes raisons à cela: l’application de l’hydrogène aux voitures privées est confrontée à plusieurs difficultés.

• Rendement : rouler à l’hydrogène restera probablement plus cher qu’un déplacement au moyen d’un véhicule 100% électrique, en raison de son plus faible rendement. La production d’hydrogène par électrolyse est très énergivore (rendement de 40 à 65%), sans compter les pertes significatives à la reconversion de l’hydrogène en électricité. Le rendement énergétique d’une pile à combustible se situe souvent entre 50 et 70%. Conclusion: le rendement total « well-to-wheel » n’est que de 20 à 30%, ce qui signifie donc que 70 à 80% de l’électricité générée est perdue dans une voiture roulant à l’hydrogène. Alors qu’avec un rendement moyen de 75%, une batterie classique est nettement



plus efficace en termes de conversion d’énergie chimique en électricité.

• Infrastructure : comme l’hydrogène est conservé sous très haute pression (700 bar), il doit être stocké dans des réservoirs cylindriques blindés d’environ 60 litres. L’utilisation de réservoirs de plus grande taille serait techniquement malaisé, et très onéreux. Installer des stations de ravitaillement en hydrogène requiert des investissements colossaux (1,5 millions d’euros par station selon les estimations). En Belgique, il n’existe qu’une seule station de la sorte: Air Liquide à Zaventem.

• Coût : l’utilisation d’une voiture à hydrogène n’est pas plus avantageuse que de rouler à l’électricité. Le prix de l’électricité classique sera toujours moins élevé, en raison du coût de l’électrolyse, de la construction et de l’exploitation des stations à hydrogène. L’hydrogène revient environ à 10 euros par kg. Une Toyota Mirai (qui coûte environ 80.000 euros) a une autonomie de 500 km et consomme 1 kg d’hydrogène par 100 km.

Pour les voitures, il semble que l’utilisation électrique l’emporte. D’autant que le développement des infrastructures (bornes de recharge et points de chargement rapide) est beaucoup plus avancé et que le coût des batteries, désormais produites en masse, s’effondre. Les voitures à hydrogène peuvent-elles combler leur retard par rapport aux voitures électriques à batterie?

L’hydrogène connaît pourtant un succès croissant auprès des petits véhicules utilitaires, comme les chariots élévateurs. Les pleins peuvent être effectués rapidement et il y a une absence totale d’émissions de gaz ou de particules ; seulement de l’eau. Les piles à combustible offrent un bon potentiel pour les véhicules à trajets et à chargement prévisibles comme les taxis, les bus ou les camions. Ce qui permet également de réduire le nombre de stations de ravitaillement. Les piles à combustible sont aussi bien plus légères que les grandes batteries. Un avantage très intéressant pour les véhicules lourds, comme par exemple pour ce train, en Allemagne, qui roule à l’hydrogène depuis l’année dernière. L’hydrogène s’avère aussi une option intéressante pour les applications de stockage d’énergie. Il ne se limite donc pas aux transports, même si aujourd’hui tous les projecteurs sont braqués sur ce modèle. Les deux technologies (batteries et hydrogène) peuvent par ailleurs parfaitement coexister. Après tout, au cours des derniers siècles, aucune technologie énergétique n’a jamais joui d’un monopole absolu.

4. Comment l’hydrogène peut-il percer ?

L’hydrogène a tout à fait sa place dans un monde qui aspire à une économie sans carbone. L’hydrogène vert a le potentiel de réduire les émissions de CO2 des processus industriels et des transports actuels. Il peut en outre être attribué au chauffage, au refroidissement ou au stockage d’énergie. Mais dans quel domaine



l’hydrogène va-t-il connaître son apogée?

Le soutien des pouvoirs publics semble indispensable au développement d’une économie de l’hydrogène: législation adaptée, tarification CO2 pour les combustibles fossiles, subsides, exonérations fiscales, tarifs nets, etc. L’infrastructure semble manquer aussi pour stocker et transporter l’hydrogène. Des subsides seront nécessaires pour construire davantage de stations de ravitaillement. Les initiatives publiques se multiplient en Californie, en Europe, au Japon et en Chine, mais elles restent encore relativement limitées.

Aujourd’hui, l’hydrogène vert coûte encore deux à trois fois plus cher que l’hydrogène gris. Cependant, le fossé se réduit grâce au coût de l’énergie solaire et éolienne, en chute libre, ce qui va permettre à l’électrolyse de devenir rentable.

Le coût de l’électricité est le paramètre le plus pertinent dans l’ensemble des coûts de production de l’hydrogène vert (50% suivant les estimations de Morgan Stanley). La capacité du renouvelable devrait connaître un développement rapide, en Europe, dans les années qui viennent, grâce à des frais en diminution et au soutien toujours plus solide des pouvoirs publics. De la sorte, les prix de l’électricité seront soumis à une plus grande pression, favorable à une augmentation de la demande d’hydrogène. Cependant, il faudra rester attentif aux prix locaux de l’électricité, parfois bien en-deçà de la moyenne nationale.

Selon les estimations de Bloomberg New Energy, en 2015, l’Allemagne a dû se débarrasser de près de 4% de de son énergie renouvelable locale pour ne pas surcharger son réseau électrique. Mais cette moyenne nationale recouvre de grandes variations à l’échelle régionale. Avec la part croissante que se taillent l’éolien et le solaire, des arrêts plus fréquents des installations renouvelables sont à prévoir. À ces moments, des électrolyseurs constitueront des renforts très appréciables pour convertir l’électricité excédentaire en hydrogène.



Dans sa vision d’avenir, le « Hydrogen Council » s’attend à ce que la demande d’hydrogène décuple d’ici 2050 (jusqu’à 550 millions de tonnes par an), créant ainsi un secteur au potentiel annuel de 2.500 milliards d’USD en chiffre d’affaires au niveau mondial. Le Hydrogen Council est une association indépendante d’entreprises créée en 2017 pour soutenir le développement de l’économie de l’hydrogène. Le groupe est composé d’entreprises de différents secteurs dont l’énergie, les transports et l’industrie. Ses membres bien connus sont Air Liquide, Alstom, Engie, Daimler, GM, Honda, Royal Dutch Shell, Equinor et Linde. D’après l’association, construire une économie de l’hydrogène représenterait des investissements annuels allant de 20 à 25 milliards d’USD, pour un total de 280 milliards d’USD en 2030. À titre de comparaison, les investissements consentis dans le secteur de l’énergie au sens large s’élèvent chaque année à 1 700 milliards d’USD, dont 650 milliards d’USD dans le pétrole et le gaz, et 300 milliards d’USD dans l’électricité renouvelable.

5. L’hydrogène offre-t-il des opportunités d’investissement ?

Grâce à l’amélioration des perspectives de rentabilité, les entreprises ont marqué un vif intérêt pour l’hydrogène au cours des dernières années et ce, dans plusieurs secteurs.

• Les constructeurs automobiles japonais et coréens Toyota, Honda et Hyundai se montrent les plus ambitieux dans la conception de voitures à hydrogène.

• Le géant pétrolier Royal Dutch Shell croit en l’avenir de l’hydrogène dans la mobilité, et a déjà construit des stations au Royaume-Uni et en Californie.

• Des grands fournisseurs comme Engie semblent partager cette foi en l’hydrogène vert, et investissent des millions en projets pilote.

• Les producteurs de gaz industriels comme Air Liquide, Air Products et Linde tirent déjà des bénéfices de la production d’hydrogène (gris).

• Le secteur de l’énergie renouvelable bénéficiera certainement d›une popularisation des technologies de l’hydrogène.

Mais ce sont naturellement les fabricants d’électrolyseurs et de piles à combustible qui sont les plus directement exposés. Il s’agit d’entreprises à la valeur boursière très réduite (small-caps voire micro-caps), qui ne dégagent dans la plupart des cas pas (encore) de bénéfices.

Le tableau ci-dessous (source FactSet) reprend quelques entreprises uniquement axées sur la technologie de l’hydrogène et cotées en bourse, en plus des



superpuissances mentionnées ci-dessus. L’absence d’estimations pour 2020 pour ces petites entreprises est principalement dûe à la taille restreinte de leurs activités.



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