Par Ron Beck, directeur principal du marketing industriel et Lawrence Ng, vice-président des ventes, Asie-Pacifique et Japon, Aspen Technology Inc. Lors de l'agenda de Davos du Forum économique mondial en janvier 2021, Bill Gates a parlé de la nécessité de créer un carbone mondial de confiance. marché, ce qui stimulera la nécessité de déplacer de très gros investissements en capital vers des zones à faible émission de carbone. Il a parlé en particulier de l'économie de l'hydrogène, du captage du carbone et du stockage de l'énergie, ainsi que des « primes vertes » et de la nécessité de stimuler l'économie des nouvelles technologies grâce à la mise à l'échelle et à l'investissement.
La transition énergétique continue d'avoir un impact sur l'économie tout au long de la chaîne de valeur énergétique. Cependant, les énergies renouvelables, comme l'éolien et le solaire, présentent un potentiel géographiquement inégal (voir figure 1). Par exemple, de nombreuses régions d'Asie sont confrontées à un accès limité à des emplacements pouvant générer suffisamment d'énergie solaire ou éolienne pour répondre à leurs besoins énergétiques. L'hydrogène peut combler une fraction importante des besoins énergétiques mondiaux et peut être généré sans carbone. Malgré les défis, l'économie de l'hydrogène connaît une forte dynamique et peut-être, comme une alternative zéro carbone significative dans plusieurs régions.
L'hydrogène à l'honneur
AspenTech a interrogé environ 340 entreprises mondiales en juin 2021 - 65% des personnes interrogées ont déclaré qu'elles prévoyaient d'investir dans l'hydrogène au cours des cinq prochaines années, comme solution aux émissions de gaz à effet de serre. Les deux tiers des entreprises ont l'intention de passer à l'hydrogène, mais il existe une divergence surprenante d'approches dans ce mouvement.
Robert Socolow, éminent spécialiste de l'atténuation des émissions de carbone, de l'Université de Princeton, appelle cela phénoménal la « guerre des couleurs » dans le cadre de la transition vers cette nouvelle économie de l'hydrogène.
Par exemple, 56 % des entreprises envisagent de passer à l'hydrogène vert, 49 % à l'hydrogène bleu et 25 % à l'approche établie de l'hydrogène gris. (Remarque : certaines entreprises prévoient plusieurs initiatives, c'est pourquoi les pourcentages des participants à l'hydrogène vert, bleu et gris ne correspondent pas à 100 %).
La communauté des investisseurs durables fait pression pour l'approche verte, qui est en grande partie la synthèse d'hydrogène avec électrolyse alimentée exclusivement par des énergies renouvelables.
Cependant, à quelle vitesse et à quelle distance l'approche verte peut-elle évoluer ? S'exprimant à l'ADIPEC en novembre 2021, le gourou de l'énergie Daniel Yergin a averti que l'hydrogène vert pourrait être "limité par la disponibilité de molécules vertes". En d'autres termes, la disponibilité de l'énergie renouvelable. La Chine a annoncé son intention d'investir vigoureusement dans l'hydrogène vert. De nombreux pragmatiques de l'énergie, y compris les régulateurs en Europe, préconisent une approche bleue, qui consiste à utiliser de l'hydrogène issu de processus de reformage connus, avec une capture du carbone des gaz de combustion modernisée, qui est poursuivie dans des endroits comme l'Australie et la Corée aujourd'hui. Des organisations, telles que PETRONAS et Reliance en Asie, poursuivent des initiatives d'hydrogène vert et bleu.
Dans l'ensemble, l'hydrogène doit être considéré comme un jeu d'innovation économique évolutif avec le temps de mise sur le marché, comme élément moteur. Du point de vue du scaling low-cost et sans friction, les acteurs les plus astucieux voient un marché qui est disponible pour gagner.
Maximiser les investissements dans l'hydrogène grâce au numérique
Le logiciel est un atout stratégique.
Avec des capitaux et des financements pour alimenter l'économie de l'hydrogène, les acteurs intelligents constatent que l'impact combiné de la matière grise de l'innovation, de la capacité d'exécution de projet et de la technologie numérique industrielle alimentée par l'IA peut conduire à la croissance et à la part de marché. Pourtant, il y a des défis à surmonter, et une solution miracle réside dans les technologies numériques, qui sont de nature critique.
Premièrement, il est nécessaire de réduire les risques de l'économie de l'hydrogène en tant que système. Pour ce faire, une vue des systèmes de bout en bout est cruciale, ce qui inclut la production d'hydrogène vert ou bleu alimentant la production d'hydrogène grâce aux énergies renouvelables ; captage du carbone; stockage et transport d'hydrogène; ainsi que l'utilisation finale de l'hydrogène. Chaque composant doit être mis à l'échelle pour réussir en tant que système. Au-delà des alliances solides et des coentreprises, une approche quantitative pour résoudre les points faibles du système est requise. En fait, la majeure partie du capital intellectuel et financier disponible devrait être utilisée pour construire une modélisation des risques de bout en bout à l'échelle du système. (AspenTech travaille sur une telle approche de modèle de modèle d'hydrogène de bout en bout).Deuxièmement, les technologies numériques peuvent améliorer la rentabilité du système d'électrolyse de l'énergie renouvelable à l'hydrogène. Bien que la technologie de l'électrolyse fonctionne et que des projets aient été lancés, l'économie associée n'offre pas encore la parité avec les sources d'énergie conventionnelles. Des modèles rigoureux et assistés par IA, combinés à des modèles économiques, peuvent accélérer et multiplier les efforts des innovateurs technologiques pour atteindre de nouveaux niveaux de percée économique et technique. Cela nécessite de considérer les énergies renouvelables, le stockage d'énergie et la synthèse d'hydrogène comme un système qui peut être optimisé, sous réserve des variabilités stochastiques de l'éolien et du solaire. S'exprimant à l'ADIPEC en novembre 2021, le PDG de Thyssen Krupp, Sami Pelkonen, prédit que l'hydrogène vert atteindra la parité économique avec l'hydrogène bleu d'ici 2030. Est-ce raisonnable et peut-on accélérer cela ?
Troisièmement, l'efficacité et l'économie des processus de réforme doivent être améliorées, combinées à la capture du carbone. La technologie doit capturer et éliminer un pourcentage plus élevé de dioxyde de carbone produit, avec une meilleure efficacité énergétique. Des modèles prédictifs rigoureux et une technologie d'optimisation sont des éléments numériques clés pour accélérer les progrès et les résultats de Blue Hydrogen, ce qui implique une intégration plus poussée des processus de synthèse d'hydrogène connus avec les processus de capture du carbone moins matures.
Quatrièmement, il est nécessaire de faire progresser la manipulation et le transport sûrs de l'hydrogène. Des approches plus simples et plus sûres de l'hydrogène cryogénique et une rationalisation de l'utilisation de l'ammoniac comme vecteur sont nécessaires. Il est également essentiel d'accélérer et d'évoluer le déploiement de modèles hybrides combinant l'IA et l'expertise du domaine de l'ingénierie. La technologie numérique aide à comprendre et à éliminer les risques de sécurité et à contrôler les opérations pour rester dans les paramètres de fonctionnement sûrs.
Cinquièmement, la technologie numérique peut contribuer à améliorer l'économie des piles à combustible. La mise en ligne d'analyses de données avancées et de modèles hybrides permet aux fabricants d'apprendre des générations de conception de piles à combustible et d'accélérer le progrès économique.
Économie de l'hydrogène et transition énergétique
Pour devenir le leader de la transition énergétique avec les technologies de production d'hydrogène et de capture du carbone à l'échelle industrielle, les acteurs de l'industrie auront besoin de niveaux inégalés d'innovation, de créativité, d'agilité et d'exécution.
La technologie numérique peut apporter une valeur ajoutée dans des domaines tels que le délai de mise sur le marché, les coûts de production, l'atténuation des risques et la satisfaction des clients. Dans le time-to-market, il faut accélérer l'innovation ; achat d'options ; sélection de concepts ; et la prise de décision d'investissement en capital jusqu'à 50 % (ou 6 à 12 mois). Les entreprises peuvent également améliorer le coût de production en réduisant les coûts d'investissement grâce à une estimation visuelle ; réduire les coûts d'exploitation en économisant de l'énergie et de l'eau grâce à des conceptions optimisées ; ainsi que d'incorporer de nouvelles technologies pour intégrer efficacement les installations nouvelles et existantes.
Utiliser l'IA et l'analyse pour réduire les risques, tout en améliorant la disponibilité ; la sécurité et la fiabilité sont nécessaires. Enfin, la satisfaction du client en maximisant l'agilité et la résilience de la chaîne d'approvisionnement est essentielle à l'excellence opérationnelle. En raison de la complexité de la transition énergétique, il est nécessaire d'équilibrer une myriade d'objectifs à travers les actifs d'une entreprise, tout en adoptant une approche basée sur les données et quantitative. La numérisation et l'IA industrielle seront essentielles à cet équilibre.
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