Par le Conseil de l’hydrogène
Alors que la course à la décarbonation prend de l’ampleur, l’hydrogène occupe une place centrale. Chez Topsoe, l’un des principaux fournisseurs de solutions technologiques pour la transition énergétique, l’attention se porte de plus en plus sur une usine de cellules d’électrolyse à oxyde solide (SOEC) de pointe.
Bénéficiant d'une subvention de 94 millions d'euros du Fonds d'innovation de l'Union européenne, l'un des plus importants programmes de financement des technologies innovantes à faible émission de carbone, Topsoe s'apprête à mettre en service cette année sa nouvelle usine de fabrication de SOEC à Herning, au Danemark. La capacité initiale de l'usine sera de 500 mégawatts (MW) d'unités SOEC, avec la possibilité d'une extension ultérieure. Il s'agit de l'un des plus gros investissements de l'histoire de Topsoe.
Les électrolyseurs produisent de l'hydrogène en utilisant l'électricité pour séparer les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. Lorsqu'elle est alimentée par de l'électricité renouvelable, l'électrolyse permet de produire de l'hydrogène à faibles émissions qui peut être utilisé pour décarboner les industries à forte intensité énergétique comme l'acier, l'exploitation minière et le transport longue distance, qui représentent ensemble environ 30% d'émissions mondiales de gaz à effet de serre.
En effet, Topsoe s'attend à ce que l'hydrogène propre produit par ses électrolyseurs de Herning réduise de plus de 40 millions de tonnes métriques les émissions de CO2-équivalent d'émissions au cours des 10 premières années d'exploitation par rapport à l'hydrogène conventionnel produit à partir de combustibles fossiles non réduits. Cela équivaut à retirer plus de 950 000 voitures de la route chaque année. Exploitant ce que Topsoe prévoit devenir un marché adressable de plusieurs gigawatts (GW), l'usine SOEC signale une future évolutivité pour la production mondiale d'électrolyseurs.
Innovation technique, percées technologiques
L’électrolyse de l’hydrogène peut être réalisée grâce à trois technologies principales : l’électrolyse par électrolyse sodique, l’électrolyse par membrane échangeuse de protons (PEM) ou l’électrolyse alcaline. L’électrolyse sodique est la plus récente des trois technologies, nécessitant des températures plus élevées et de la vapeur plutôt que de l’eau liquide. Bien qu’elle ait été historiquement moins attrayante en raison de son coût élevé par rapport à la capacité, elle fonctionne à une température plus élevée et présente donc une cinétique plus rapide et une conductivité plus élevée. Cela signifie qu’elle peut fonctionner à une tension plus basse, réduisant ainsi la consommation d’énergie par rapport à la production d’hydrogène – et donc produire plus d’hydrogène pour moins d’électricité.
En effet, Topsoe technologie SOEC propriétaire de nouvelle génération Les électrolyseurs SOEC de Topsoe peuvent produire entre 20% et 30% d'hydrogène de plus par unité d'entrée d'énergie que les technologies d'électrolyseurs classiques. Associés à des technologies qui produisent de la chaleur résiduelle, comme l'ammoniac, le méthanol ou la production d'acier, les électrolyseurs SOEC de Topsoe peuvent atteindre le coût actualisé de l'hydrogène le plus bas du secteur, à des volumes de l'ordre du mégawatt ou du gigawatt.
Cette électrolyse est donc particulièrement adaptée aux marchés de l'électricité à prix élevé et à la production de produits chimiques ou de carburants électroniques. Le premier client SOEC de Topsoe, First Ammonia, en est un parfait exemple. À partir de 2025, l'entreprise basée à New York prévoit de développer des installations modulaires à l'échelle commerciale qui produiront de l'ammoniac propre en utilisant la technologie SOEC de Topsoe.
Pour développer sa technologie SOEC, Topsoe devait repousser les limites de la fabrication. C'est exactement ce qu'elle a fait au Danemark. L'usine de Topsoe à Herning, qui devrait être opérationnelle en 2024, emploiera directement environ 150 personnes et créera de nombreuses opportunités d'emploi indirectes grâce à sa chaîne d'approvisionnement, sa construction, sa maintenance, etc.
Premier projet de ce type, l'installation a offert de nombreuses possibilités d'apprentissage. Topsoe a multiplié par cent la production d'électrolyseurs, passant de 5 mégawatts à 500 mégawatts de capacité d'électrolyseur, tout en développant des infrastructures pour soutenir le transport maritime, l'aviation, l'acier et d'autres industries.
Impact plus large sur la transition énergétique
L'hydrogène propre de Topsoe peut remplacer les combustibles fossiles dans divers secteurs et processus, tels que la production d'électricité à faibles émissions. Il peut également constituer une source polyvalente de carburants électroniques grâce à la technologie de l'entreprise Processus Power-to-X, où l'hydrogène propre constitue une matière première ou un carburant direct pour les vecteurs énergétiques, la production de matières premières, etc. Les applications vont de la production d'acier et de ciment à l'ammoniac, à l'eMéthanol ou même au carburant d'aviation durable.
Les régulateurs ont beaucoup à gagner du succès de Topsoe. L'usine de Herning soutient la proposition de la Commission européenne de déployer 40 GW d'électrolyseurs à travers l'Europe d'ici 2030 et participe à son Loi sur l’industrie à bilan carbone nul, qui désigne les technologies d’électrolyseurs comme l’une des huit technologies stratégiques à zéro émission nette qui peuvent accélérer l’action climatique et la compétitivité de l’industrie.
Alors que la demande augmente, Herning entrevoit le potentiel d'une augmentation. Topsoe a a formé une alliance avec ABB et Fluor, leaders en électrification et automatisation (ABB) et en ingénierie et construction (Fluor), pour concevoir un concept standardisé pour les installations de fabrication d'électrolyseurs, en commençant par son plans récemment annoncés pour construire une nouvelle usine SOEC de 14 milliards de dollars américains dans l'État américain de Virginie. L'expérience acquise à Herning profitera à l'usine de Virginie, tout comme un concept standardisé et de nouvelles efficacités intégrées.
Topsoe prévoit d'explorer de nouveaux partenariats et modèles commerciaux en commençant par les installations danoises et américaines, de réunir des pionniers et de former de nouvelles coalitions tournées vers l'avenir. Avec des marchés adressables en Australie, en Europe et en Amérique du Nord, il est essentiel d'accélérer la production d'électrolyseurs, d'accélérer le rythme d'achèvement des projets et d'obtenir une clarté réglementaire.
Les leçons apprises pour l'avenir
Afin de s'aligner sur les objectifs climatiques de l'UE et de répondre à la demande croissante des consommateurs, la nouvelle usine d'électrolyseurs SOEC de Topsoe marque une avancée majeure dans la voie vers une énergie durable. La production de tels électrolyseurs à haut rendement constitue un exemple mondial du type de production d'hydrogène qui peut faire bouger les choses.
Pour Topsoe, il ne s'agit pas seulement de développer la technologie SOEC et de construire ces usines. Il s'agit également d'intégrer la technologie dans le cadre plus large de la chaîne de valeur Power-to-X. Grâce à cela, Topsoe peut intégrer les solutions SOEC et back-end pour favoriser des offres compétitives et sans risque, formant ainsi un partenaire clé de la chaîne d'approvisionnement pour l'hydrogène propre, l'ammoniac propre, l'eMéthanol, etc. Topsoe s'appuie sur une vaste expérience et un savoir-faire technologique, ayant travaillé pendant des décennies avec des technologies de synthèse en aval et des processus associés.
Avec 40 ans d'expérience dans le domaine de l'électrolyse, des piles à combustible à oxyde solide aux unités SOEC, Topsoe dispose de milliers de points de données pour offrir des performances et une fiabilité supérieures. Avec l'un de ses plus gros investissements à ce jour en cours de développement, l'entreprise espère que ce n'est qu'un début. Alors que Topsoe travaille avec les décideurs politiques, les régulateurs et le grand public sur des projets similaires, elle est prête à appliquer ces premiers enseignements à l'avenir.
French 
English 
Chinese 
German 
Japanese 
Korean 
Spanish