Le Japon est un petit archipel montagneux ne disposant d’aucune ressource énergétique fossile. Cela ne l’a pas empêché d’être aujourd’hui la troisième économie mondiale et d’avoir été un temps la deuxième en s’appuyant sur une industrie très performante et exportatrice mais dépendante du pétrole, du gaz et du charbon importés.
Pour atteindre la neutralité carbone en 2050, le Japon n’a pas beaucoup de choix. Il a fait celui de l’hydrogène à une échelle et avec une ambition sans équivalents dans le monde. A cela une raison majeure, il s’agit aujourd’hui du seul carburant de substitution aux carburants fossiles dans de nombreuses activités dont l’industrie, les transports lourds à longue distance et la chaleur.
Importer de l’hydrogène et de l’ammoniac verts plutôt que du pétrole, du gaz et du charbon
Le premier problème qui se pose au Japon avec cette stratégie tient à ces ressources renouvelables potentielles, éolienne et solaire, qui ne sont pas suffisantes pour lui permettre de fabriquer les quantités considérables d’électricité décarbonée nécessaires pour fabriquer par électrolyse l’hydrogène vert dont il va avoir besoin. Cela signifie que cette stratégie ne permettra pas de surmonter le problème de dépendance énergétique du Japon. Le pays importe aujourd’hui 90% de l’énergie qu’il consomme. Et il entend consommer, au moins dans un premier temps, de grandes quantités d’hydrogène acheté à l’étranger.
En décembre 2020, le gouvernement a rendu publique une feuille de route pour créer «une société de l’hydrogène». Elle va se traduire par plus de 15 milliards de dollars d’investissements publics d’ici 2030 et définit deux objectifs prioritaires: porter rapidement à 10% la part de l’hydrogène et des carburants connexes comme l’ammoniac vert dans la production d’électricité et augmenter significativement le poids de l’hydrogène dans des secteurs comme le transport ou la sidérurgie.
La création d’une chaîne logistique internationale
D’ores et déjà, les géants industriels nippons se sont lancés dans la production de bateaux, de terminaux gaziers et d’infrastructures pour que la filière hydrogène devienne une réalité. Ainsi, JERA, premier producteur d’électricité du Japon, entend réduire ses émissions de carbone en utilisant de l’ammoniac vert (fabriqué avec de l’hydrogène vert) dans ses centrales à charbon et a signé en mai un protocole d’accord avec l’un des plus grands spécialistes mondiaux de l’ammoniac pour en développer la production.
Les transporteurs maritimes, dont Nippon Yusen Kabushiki Kaisha, développent des navires qui fonctionnent à l’hydrogène. Le tout premier d’entre eux, un bâtiment de 115 mètres de long fabriqué par Kawasaki et baptisé «LH2» (voir l’image ci-dessus) doit bientôt effectuer un voyage test de 9.000 kms vers l’Australie.
«Si le Japon réussit et que toute la chaîne logistique s’adapte aux besoins du marché japonais, tout sera différent et l’adoption pourrait être rapide au niveau mondial», déclare au Wall Street Journal David Crane, ancien directeur général de NRG Energy, un producteur américain d’électricité qui siège aujourd’hui au conseil de JERA.
Si le projet japonais est susceptible de tout changer, c’est parce que le pays a décidé d’utiliser intensivement l’ammoniac vert. Mélange d’azote et d’hydrogène, il n’émet pas de dioxyde de carbone. Il est plus coûteux à fabriquer, mais plus simple à transporter et à stocker que l’hydrogène pur. Et il est déjà produit en grande quantité, essentiellement pour fabriquer des engrais.
La feuille de route «zéro carbone» établie par le ministère japonais de l’Economie, du Commerce et de l’Industrie prévoit l’importation de millions de tonnes d’ammoniac. «C’est un énorme pari, reconnait Ryo Minami, directeur général du département pétrole, gaz et ressources minérales du ministère, qui est chargé de la composante ammoniac de la stratégie. Le Japon se lance dans quelque chose qui n’a jamais été fait, nulle part sur terre.» Il faut inventer entièrement une filière sur le plan technologique comme économique.
Utiliser directement de l’ammoniac dans les centrales thermiques
Du point de vue technique, le point de départ de la révolution en cours au Japon est un projet de recherche public dirigé par Shigeru Muraki, ancien vice-président de Tokyo Gas. Il a montré qu’utiliser l’ammoniac est possible dans une phase intermédiaire jusqu’à ce que les technologies utilisant l’hydrogène pur progressent. L’ammoniac peut être utilisé dans les centrales thermiques à charbon ou à gaz, qui produisent actuellement les trois quarts de l’électricité nipponne. Sa combustion produit du protoxyde d’azote, un gaz à effet de serre, mais les ingénieurs japonais ont réussi à en réduire la quantité et affirment que le reste peut être filtré pour ne pas se répandre dans l’atmosphère.
Les producteurs d’électricité locaux pourraient, dans un premier temps, utiliser de l’ammoniac provenant d’énergies fossiles mais en passant par des stratégies de capture de CO2. La demande augmentant et les prix baissant, ils pourraient dans un second temps passer à l’ammoniac «vert».
Quand Shigeru Muraki a présenté son plan aux pouvoirs publics, le principal obstacle était économique. Pour réaliser des économies d’échelle et faire baisser les prix de l’hydrogène et de l’ammoniac, il fallait qu’un consommateur important accepte de se lancer dans l’aventure. C’est à ce moment-là que JERA est entré dans l’équation. Le groupe a été créé après la catastrophe de Fukushima, qui avait mis Tokyo Electric Power, l’opérateur de la centrale, en grande difficulté financière. JERA qui produit aujourd’hui environ un tiers de l’électricité japonaise a décidé de convertir des centrales au charbon à l’ammoniac. Il a dévoilé son projet en octobre dernier.
JERA et le groupe industriel IHI ont lancé un test avec des subventions publiques dans une des plus grandes centrales du pays. Elle brûle un mélange contenant 20% d’ammoniac. Si les essais sont concluants, JERA espère déployer cette technologie dans toutes ses centrales à charbon d’ici 2030, puis progressivement amener le pourcentage d’ammoniac utilisé jusqu’à 100%.
La ville nouvelle à l’hydrogène de Toyota
Mais il faudra produire beaucoup d’ammoniac. Environ 500.000 tonnes par an, selon les premiers tests de JERA. Et cela devrait passer d’ici 2050, à 30 millions de tonnes d’ammoniac et 20 millions de tonnes d’hydrogène par an, selon les projections du ministère de l’Economie japonais. Des groupes comme Mitsubishi et Mitsui, qui importent l’essentiel des carburants et des produits chimiques que consomme aujourd’hui le Japon, doivent trouver les moyens de produire de telles quantités à des prix acceptables…
Mitsui envisage la construction d’une gigantesque usine d’ammoniac avec l’Arabie saoudite utilisant des parcs solaires pour produire de l’électricité décarbonée et fabriquer de l’hydrogène vert et ensuite de l’ammoniac vert. Mitsubishi négocie avec des fournisseurs en Amérique du Nord, au Moyen-Orient et en Asie, ainsi qu’avec des transporteurs nippons pour la construction de navires de transports de très grande capacité. L’armateur Nippon Yusen va se lancer dans la construction d’un gigantesque navire de transport d’ammoniac fonctionnant… à l’ammoniac, qu’il espère pouvoir livrer d’ici 2028.
C’est toute l’industrie japonaise qui est mobilisée. Kawasaki Heavy Industries développe la technologie nécessaire pour gérer le transport et le stockage de l’hydrogène liquéfié. Nippon Steel travaille sur des procédés permettant la production d’acier en utilisant directement l’hydrogène plutôt que le coke. Toyota et sa filiale spécialisée dans les camions Hino ont accéléré le développement d’une gamme de véhicules électriques fonctionnant avec de l’hydrogène et une pile à combustible. Les véhicules neufs à moteur thermique seront interdits à la vente au Japon à partir de 2035.
La ville de l’hydrogène que Toyota veut construire
Toyota est aussi à l’origine d’un projet incroyable de ville nouvelle fonctionnant uniquement avec de l’hydrogène (voir ci-dessus). Le constructeur automobile va la bâtir au pied du Mont Fuji, sur un terrain de 71 hectares. Appelée Woven City (la ville tissée), elle aura un écosystème totalement connecté, durable, alimenté en énergie par de l’hydrogène.
Le réseau sera organisé comme un maillage organique donnant son nom à la ville. Les livraisons et les transports seront assurés par des véhicules autonomes baptisés e-palettes et des drones. La ville sera «un laboratoire vivant» avec de vraies activités et de vrais habitants. Si les choses se passent comme le gouvernement japonais l’espère, le Japon tout entier deviendra le laboratoire de l’économie de l’hydrogène.
