Le marché mondial de l’hydrogène se trouve à un moment très excitant. Ayant largement dépassé le stade des prototypes de piles à combustible, d’électrolyseurs (les unités qui séparent l’eau en molécules d’hydrogène et d’oxygène) et de stations de ravitaillement, l’industrie est incitée à passer à l’échelle supérieure. Le fait de se concentrer sur une seule partie de ce marché, la pile à combustible, démontre l’opportunité : Le taux de croissance annuel composé (TCAC) du marché mondial des piles à hydrogène devrait atteindre 45,3 % entre 2022 et 2029, avec des projections d’une valeur de marché atteignant 17,88 milliards de dollars au cours de cette période.

Cependant, il n’y a aucune garantie de réaliser ce niveau de croissance. Le nombre de véhicules électroniques à pile à combustible (FCEV) vendus aux États-Unis en 2020 était inférieur à 16 000, ce qui représente une baisse des ventes par rapport à l’année précédente. L’hydrogène vert ou à faibles émissions représente encore moins de 1 % de la production totale d’hydrogène, et sa production est très coûteuse. Entre-temps, le nombre de stations de ravitaillement doit augmenter rapidement pour stimuler la demande sur le marché des FCEV. Il reste beaucoup à faire si l’on veut que la technologie de l’hydrogène représente 6 % des réductions cumulées des émissions mondiales d’ici à 2050.

Pour gérer les risques et mettre à l’échelle des projets ambitieux et complexes de production d’hydrogène, nous avons besoin de partenariats solides entre les innovateurs et les experts en automatisation.

Les innovateurs qui s’efforcent de rendre la technologie de l’hydrogène évolutive, plus efficace et plus rentable prennent encore des risques importants. Les fabricants d’équipements et les utilisateurs finaux sont souvent chargés d’accélérer la production alors même qu’ils sont encore en train d’affiner l’ingénierie des composants et des solutions complètes. Pour réaliser le potentiel de l’hydrogène dans les délais serrés de nos objectifs climatiques ambitieux, nous avons besoin d’un effort concentré et de toutes les mains.

Les experts en automatisation joueront un rôle essentiel dans le développement de chaque élément de la chaîne de valeur de l’hydrogène. De l’augmentation de la capacité des électrolyseurs au stockage efficace des carburants, en passant par la distribution sûre et à haut débit dans les stations-service, les produits et l’expertise d’entreprises comme Emerson seront essentiels pour atténuer les risques à chaque étape du développement.

De plus, l’approche de l’automatisation doit être holistique. Elle doit inclure des instruments adaptés à la manipulation d’une source de carburant légère et volatile comme l’hydrogène, des solutions logicielles qui permettent une maintenance prédictive et une vision en temps réel des performances, ainsi que des services fiables qui peuvent aider les équipementiers et les utilisateurs finaux à construire et à entretenir leurs produits et leurs solutions.

Voici quatre façons dont un partenaire d’automatisation solide peut aider le marché de l’hydrogène à mûrir, tout en contrôlant les dépenses à court et à long terme :

1. Aider les conceptions et les capacités à s’adapter à la demande du marché

Un marché prometteur est une grande opportunité, mais il exerce également une pression sur une industrie qui manque d’une infrastructure solide et de solutions établies. Un partenariat avec un expert en automatisation qui dispose déjà de nombreux produits sur le terrain pour les applications liées à l’hydrogène peut permettre de maintenir le développement sur la bonne voie.

Par exemple, dans les électrolyseurs à membrane d’échange de protons (PEM), qui sont utilisés dans les projets d’hydrogène vert, l’efficacité maximale dépend de la mesure très précise de la production d’oxygène et d’hydrogène lorsque ces gaz sortent de la cheminée de l’électrolyseur. Les outils qui permettent un contrôle précis de la pression, comme un contrôleur PID électropneumatique, sont essentiels à ce processus.

Les fabricants d’électrolyseurs peuvent élaborer des solutions avec plus de confiance si les produits qu’ils choisissent ont fait leurs preuves dans d’autres applications. Par exemple, les régulateurs et contrôleurs Emerson ont fonctionné dans des fusées spatiales et dans la Station spatiale internationale, tout en respectant des normes militaires et internationales strictes. Ces performances éprouvées peuvent aider les producteurs d’infrastructures d’hydrogène à mettre au point des solutions globales et des opérations « plug-and-play », réduisant ainsi la durée des essais et rendant possible la mise à l’échelle des opérations.

2. Respecter les délais et le budget des nouveaux projets

Même avec des instruments éprouvés dans des industries bien établies, il peut être difficile d’optimiser la production et de contrôler les coûts. Presque tous les aspects de la technologie de l’hydrogène feront l’objet de prototypes et de tests de nouvelles solutions, tout en surveillant de près les dépenses d’exploitation et d’investissement.

Les leaders de l’automatisation qui proposent des outils numériques et des logiciels de simulation puissants peuvent aider ces producteurs à créer des jumeaux numériques et à optimiser un environnement physique avant sa mise en service. Il peut s’agir d’essais avancés avant le début des opérations et de possibilités de formation des opérateurs avec un impact minimal sur le processus en cours. Les équipementiers de l’hydrogène et les utilisateurs finaux peuvent grandement bénéficier des économies de temps et d’argent réalisées lors de la mise en service.

À titre d’exemple, les électolyseurs PEM sont encore beaucoup plus chers, en termes de CAPEX et d’OPEX, que leurs homologues fonctionnant à l’hydrogène et aux combustibles fossiles. Les gouvernements financent certains projets à grande échelle pour faire baisser les coûts unitaires, mais pour passer rapidement à l’échelle supérieure, les coûts de production doivent être réduits. L’automatisation rentable et les solutions compactes, intégrées et prêtes à l’emploi peuvent contribuer à ouvrir la voie à l’augmentation de la production d’hydrogène vert.

3. Fournir des plates-formes technologiques avancées pour contrôler les performances des applications de l’hydrogène

Une fois en service, chaque partie de la chaîne de valeur de l’hydrogène dépendra d’une performance efficace pour rester économiquement viable. Actuellement, les temps d’arrêt des stations de ravitaillement en hydrogène sont généralement dus à un dysfonctionnement d’un composant tel qu’un refroidisseur, un compresseur d’air ou une vanne. Le potentiel de l’hydrogène en tant que carburant alternatif dépend de la fiabilité des composants et des opérations de maintenance régulières qui peuvent contribuer à minimiser ou à prévenir les temps d’arrêt imprévus. Les opérateurs de stations auront besoin de données et d’informations en temps réel sur leurs systèmes pour optimiser les opérations et se conformer aux normes d’émission et de sécurité.

Les spécialistes de l’automatisation peuvent contribuer à la réalisation de ces objectifs en fournissant des systèmes de capteurs qui surveillent l’état des composants pneumatiques, détectent les fuites et optimisent la consommation coûteuse d’air comprimé. La collecte de données plus riches sur des plateformes intelligentes dotées de logiciels libres aidera également les opérateurs à améliorer la prise de décision et la maintenance prédictive à chaque étape, tout en offrant aux automobilistes la même fiabilité que celle qu’ils attendent des stations distribuant du gazole et du pétrole.

4. Assurer la sécurité dans les environnements volatils

Étant donné la légèreté et la combustibilité de l’hydrogène, il représente un risque pour la sécurité partout où une fuite se produit. Les contrôles de sécurité doivent répondre à des normes rigoureuses dans chaque application.

Dans les stations-service, l’hydrogène peut être soumis à des changements soudains et extrêmes de pression et de température. Sans instrumentation de qualité, les fuites externes, la dégradation des réservoirs et l’exposition à une chaleur dangereuse sont beaucoup plus susceptibles de se produire.

Une station de ravitaillement contient un réseau de vannes, de régulateurs de pression, de vannes d’arrêt et d’autres instruments qui relient les réservoirs tampons, les refroidisseurs, les distributeurs et le réservoir du véhicule. L’acquisition de composants bénéficiant d’une vaste expérience sur le terrain et d’essais approfondis peut contribuer à garantir la conformité aux normes de sécurité et une grande fiabilité.

En outre, le fait de travailler avec un fournisseur d’automatisation unique qui est également investi dans la chaîne de valeur de l’hydrogène et qui se concentre sur la sécurité de l’automatisation peut permettre de réaliser des économies et de contrôler la qualité à chaque étape d’un projet.

L’heure de l’hydrogène a sonné

L’opportunité, l’urgence et l’investissement actif ont préparé l’industrie de l’hydrogène à une nouvelle phase de croissance passionnante. Comme sur tout marché, il y aura des gagnants et des perdants. Les équipementiers et les utilisateurs finaux auront besoin de fournisseurs d’automatisation proposant des offres complètes, une expertise approfondie, de la flexibilité et un engagement en faveur de la sécurité. De nombreux facteurs peuvent nous aider à atteindre nos objectifs en matière d’énergie propre. Le partenariat solide d’Automation avec les producteurs d’hydrogène est essentiel pour une croissance rapide et soutenue.