Les solutions numériques sont la clé d’une économie de l’hydrogène durable

Avis de Ron Beck

La transition énergétique, inextricablement liée à une dynamique mondiale en faveur de la durabilité dans les secteurs de l’énergie, de la chimie et des industries connexes, a déjà un impact sur l’économie européenne et sur tous les acteurs de la chaîne de valeur énergétique. Ces forces géopolitiques ont été mises en évidence dans les derniers mois de 2021. D’abord, lors de la COP26, puis lors du grand événement international de l’énergie qui s’est tenu en novembre, ADIPEC 21, où les représentants des industries à forte intensité de capital ont discuté de la manière dont leurs entreprises se concentrent fortement sur les efforts croissants pour améliorer la durabilité atteignent les objectifs de zéro carbone tout en satisfaisant les besoins continus du monde en énergie de toutes sources.

De tels événements, ainsi que le compte à rebours pressant jusqu’en 2030 et l’aboutissement du plan d’objectifs climatiques de l’UE, focalisent les esprits ; agissant comme un catalyseur du changement et augmentant le besoin urgent de technologies qui permettent des opérations durables et respectueuses de l’environnement. Une poussée supplémentaire est une demande croissante d’énergie alors que nous sortons des impacts de la pandémie et que les économies asiatiques continuent de croître, soulignant également le besoin de solutions plus durables, ce qui inclut la responsabilité de répondre aux besoins d’énergie abordable d’un milieu en pleine croissance. .classe dans les économies émergentes.

L’industrie s’est implicitement vu accorder la possibilité de jouer un rôle de chef de file, étant donné que les gouvernements du monde à la COP26 n’ont pas réussi à conclure les types d’accords réclamés par les militants du changement climatique et une grande partie du public mondial. Il est de plus en plus évident que les sociétés énergétiques prennent cette responsabilité très au sérieux. Le récent rapport de l’ARC Advisory Group, « L’avenir de la durabilité pour l’énergie et les produits chimiques », a révélé que 90 % des entreprises énergétiques et chimiques mondiales ont mis en place des initiatives de durabilité. Une enquête récente d’AspenTech auprès de plus de 300 entreprises dans le monde indique que 78 % des dirigeants pensent qu’une réduction efficace des émissions de carbone offre à leur entreprise une opportunité d’avantage concurrentiel.

Mais quelles sont les solutions les plus adaptées pour répondre aux besoins de la transition énergétique et aider les énergéticiens à atteindre leurs objectifs de développement durable ? Les sources d’énergie renouvelables telles que la production d’énergie éolienne, solaire et géothermique ont un potentiel géographiquement inégal. De nombreuses régions d’Asie sont confrontées à un accès limité à des sites pouvant générer une énergie solaire ou éolienne substantielle. Alors que des endroits privilégiés comme l’Indonésie et l’Islande ont un potentiel géothermique abondant (ainsi que la minéralogie pour soutenir la fixation permanente du CO2 sous forme de carbonates). De plus, certaines applications industrielles, telles que le transport aérien et maritime et la fabrication d’acier, sont difficiles à décarboner. De plus, l’électrification des véhicules et d’autres applications créera une forte demande future pour le traitement des métaux, en particulier les terres dites terres rares, qui ont un impact carbone incertain sur le cycle de vie ainsi qu’une chaîne d’approvisionnement concentrée.

Arrive l’hydrogène qui offre la possibilité de combler une part importante des besoins énergétiques mondiaux et qui peut être généré sans carbone. Tayba Al Hashemi, PDG d’ADNOC Sour Gas et président d’ADIPEC, a fait référence à son importance lorsqu’il a déclaré, en guise d’introduction à l’important rassemblement international : « Si le monde va gérer une transition énergétique sûre et réussie, le rôle des énergies traditionnelles les sociétés énergétiques, avec leur expertise, leurs ressources et leurs capacités, seront essentielles. ADIPEC 2021 fournira une plate-forme indispensable aux leaders de l’industrie et aux innovateurs pour explorer l’impact des changements dans la politique gouvernementale et l’évolution de la dynamique de la demande, ainsi que pour faire progresser le potentiel de décarbonation de technologies telles que le CCUS et l’hydrogène.

En effet, le premier jour de l’événement ADIPEC, Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC) et ADQ ont annoncé que le japonais Mitsui et le sud-coréen GS Energy ont convenu de s’associer à TA’ZIZ et Fertiglobe pour développer l’ammoniac bleu à faible émission de carbone à l’échelle mondiale. installation de la zone de produits chimiques industriels de TA’ZIZ à Ruwais. Les partenariats devraient accélérer la position d’Abu Dhabi en tant que leader des carburants à faible émission de carbone, en capitalisant sur la demande croissante d’ammoniac bleu comme carburant porteur pour l’hydrogène propre.

Cependant, malgré tout son potentiel incontestable, l’hydrogène présente également plusieurs défis, notamment en ce qui concerne les défis de sécurité et d’infrastructure de stockage, de transport, le coût de la production d’électrolyse, les sources et la disponibilité de l’électricité renouvelable pour l’électrolyse, le coût et l’efficacité de la capture du carbone (dans le cas de l’hydrogène bleu) et la sécurité de l’utilisation finale.

Malgré ces défis, l’économie de l’hydrogène connaît une forte dynamique, reflétée par une vague continue de projets d’investissement annoncés qui visent à fournir la production et le stockage d’hydrogène à grande échelle. En fait, plusieurs régions étudient la faisabilité d’une économie de l’hydrogène en tant qu’alternative zéro carbone significative.

La technologie numérique sera un élément essentiel dans la mise en place de l’économie de l’hydrogène, en accélérant et en réduisant les risques d’innovation, en réduisant les risques d’adoption et en permettant une mise à l’échelle et une optimisation plus rapides et meilleures de la chaîne de valeur de l’hydrogène. Il faudra des investissements importants dans de nouvelles infrastructures pour développer cette technologie, et un effort concerté du gouvernement et du secteur privé pour soutenir le processus. Mais la technologie numérique sera finalement fondamentale pour surmonter de nombreux obstacles à la chaîne de valeur, maximiser la commercialisation, la conception et les chaînes d’approvisionnement, et stimuler la production et l’économie.

Le rôle du numérique dans l’économie de l’hydrogène

En termes simples, la technologie logicielle sera un atout stratégique alors que l’industrie cherche à naviguer avec succès dans la transition énergétique. Dans le cas de l’économie de l’hydrogène, la technologie numérique sera un accélérateur majeur pour faire baisser le coût de l’hydrogène, évaluer et optimiser de nombreuses alternatives de chaîne de valeur et supprimer les contraintes pour faire évoluer la chaîne de valeur en toute sécurité.

Pour aller plus loin, voici comment les technologies numériques d’aujourd’hui peuvent accélérer la transition vers l’hydrogène, impactant les domaines fonctionnels clés :

Utilisation de méthodes avancées pour l’innovation et la recherche d’options, tout en réduisant les coûts – Un logiciel de simulation de processus rigoureux, intégrant à la fois la chimie et l’électricité, peut représenter l’électrolyse de l’hydrogène, les processus de reformage de l’hydrogène, d’autres approches innovantes de synthèse de l’hydrogène et la liquéfaction de l’hydrogène et le transport par pipeline – accélérant la commercialisation et améliorant l’accès votre capitale.

Plusieurs opportunités spécifiques de technologie numérique pour accélérer l’innovation comprennent :

  • Modèles hybrides incorporant l’intelligence artificielle (IA) ainsi que des modèles de principes de base pour de nouveaux procédés, y compris la technologie membranaire, combinant le reformage, la capture du carbone et de nouveaux procédés
  • Modélisation de simulation basée sur les taux pour la capture du carbone
  • Des modèles puissants et rigoureux pour gérer l’électrochimie
  • Calcul haute performance pour évaluer des milliers d’alternatives dans un contexte d’optioneering
  • Économie intégrée pour sélectionner rapidement des alternatives technico-économiques lors de la conception du concept et des essais en usine pilote.
  • Intégration de workflows d’ingénierie collaborative. Des équipes interfonctionnelles (au sein et entre les organisations) seront en mesure de sélectionner rapidement des concepts, de développer des conceptions, d’exécuter des projets et d’utiliser la conception modulaire pour accélérer la mise en œuvre industrielle. Cela réduira les calendriers du projet de 50 % ou plus
  • Faciliter la planification avancée et intégrée de la chaîne d’approvisionnement. Les nouvelles avancées logicielles intègrent de manière optimale la chaîne de valeur de l’économie de l’hydrogène aux réseaux de gaz naturel et d’électricité existants
  • Automatisation des processus pour créer le paradigme d’auto-optimisation de l’usine. De nouvelles technologies telles que l’électrolyse de l’hydrogène, la capture du carbone, la transformation du pétrole brut en produits chimiques et les piles à combustible à l’échelle industrielle doivent être déployées de manière aussi autonome que possible pour compenser les pénuries d’opérateurs hautement qualifiés
  • Optimiser la chaîne de valeur avec la modélisation des risques et de la disponibilité. Utilisez de nouvelles capacités pour évaluer les options de production, de transport, de stockage et d’utilisation finale de l’hydrogène ainsi que les risques pour atteindre des objectifs énergétiques fiables.

Pour l’électrolyse de l’hydrogène et les piles à combustible, la capacité de simuler l’électrochimie, de gérer la dynamique et de prendre en compte les variations stochastiques est cruciale. La modélisation avancée et les solutions de jumeau numérique ont joué un rôle de premier plan dans le domaine de la recherche et du développement sur la génération d’hydrogène au cours des 30 dernières années.

Solution : Numérisation sur l’ensemble de la chaîne de valeur

Alors que l’industrie passe à l’hydrogène, il est essentiel que les entreprises recherchent des logiciels d’optimisation des actifs qui s’étendent à l’ensemble de la chaîne de valeur, abordant les domaines clés de la production, de la distribution, du stockage et de l’utilisation.

Ce type de technologie sera essentiel pour aider les entreprises à explorer toutes les avenues de l’économie de l’hydrogène, y compris le choix entre différents choix énergétiques, compte tenu de toutes les différentes variables qu’elles peuvent avoir à prendre en compte concernant les options énergétiques régionales, les acteurs industriels et les politiques gouvernementales. Il sera également crucial pour soutenir l’adoption de nouvelles approches innovantes : de l’électrolyse de l’hydrogène vert à la capture du carbone, ou des modèles de processus à partir de la modélisation économique et des coûts intégrés, de l’optimisation de l’efficacité énergétique et des workflows de modélisation des risques.

Au-delà de l’hydrogène : durabilité à court et à long terme

L’industrie de l’énergie est aujourd’hui confrontée à un certain nombre de défis – la nécessité d’atteindre le zéro carbone net, la macroéconomie ayant un impact sur la demande mondiale d’hydrocarbures ; et une transition énergétique qui s’accélère et renforce la demande d’électricité renouvelable et de solutions de mobilité zéro carbone.

Lors de l’agenda de Davos du Forum économique mondial en janvier 2021, Bill Gates a évoqué la nécessité de créer un marché mondial du carbone de confiance, ce qui stimulera la nécessité de déplacer de très gros investissements en capital vers des zones à faibles émissions de carbone. Il a spécifiquement parlé de l’économie de l’hydrogène, de la capture du carbone et du stockage de l’énergie, ainsi que des primes vertes et de la conduite de l’économie des nouvelles technologies grâce à la mise à l’échelle et à l’investissement. Lors de l’ADIPEC 2021, certains ont prévu que d’ici 2030, l’hydrogène vert serait compatible en termes de coûts avec l’hydrogène bleu. Cependant, le vice-président d’IHS Markit, Daniel Yergin, a répliqué que le facteur limitant pourrait être la contrainte d’approvisionnement en “molécules vertes”. Yergin prédit que la demande mondiale de pétrole et de gaz continuera de croître jusque dans les années 2030.

Compte tenu de cette projection, il est clair que le changement ne se produit pas assez rapidement pour de nombreux défenseurs, et la pression politique continuera de croître. Il existe aujourd’hui des technologies uniques et différenciées en ce qui concerne l’innovation, la mise à l’échelle et l’obtention d’un avantage concurrentiel dans l’économie de l’hydrogène, les biocarburants et d’autres stratégies de transition énergétique. Il existe désormais une opportunité importante pour les entreprises d’accélérer le délai de rentabilisation de l’économie de l’hydrogène, de la capture du carbone et des biocarburants en tirant parti des solutions numériques d’aujourd’hui qui contribuent à garantir une adoption, une échelle et un avantage concurrentiel plus rapides. Ceux qui le feront seront bien placés pour revendiquer un rôle de premier plan dans cette nouvelle économie.

A propos de l’auteur

Ron Beck est le directeur principal du marketing industriel chez AspenTech.

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