Chaînes de valeur des minéraux critiques – Piles à hydrogène

Les piles à hydrogène sont essentielles à une économie propre et numérique. Le développement de piles à hydrogène repose sur l’approvisionnement accru de minéraux critiques provenant de sources responsables, ce qui fait de cette chaîne de valeur une priorité dans le cadre de la Stratégie canadienne sur les minéraux critiques.

Pourquoi les piles à hydrogène sont-elles importantes pour le Canada?

Les piles à hydrogène utilisent de l’hydrogène et de l’oxygène pour produire de l’électricité avec comme seuls sous-produits de l’eau et de la chaleur. Cette technologie propre sert à faire ce qui suit :

• alimenter les véhicules électriques à pile à combustible;
• stocker de l’énergie pour les besoins de secours;
• chauffer les maisons et les usines.

L’hydrogène est principalement utilisé dans des processus industriels, tels que le raffinage du pétrole et la production de produits chimiques. Il est de plus en plus utilisé comme carburant par les secteurs qu’il est difficile de décarboniser, tels que le secteur de l’acier et du ciment, et pour des applications de stockage et de mobilité afin de complémenter d’autres technologies vertes, telles que les batteries de véhicules électriques (VE).

Avec l’augmentation de la demande d’hydrogène, la production de cette ressource à l’aide d’électricité renouvelable et d’électrolyseurs est devenue une priorité. Les électrolyseurs utilisent l’électricité pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène, sans émettre de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Le soutien de projets novateurs visant à accroître la compétitivité de cette chaîne de valeur au Canada renforcera davantage le leadership canadien dans le secteur de l’hydrogène et appuiera les objectifs nationaux de carboneutralité climatique.

Comprendre la chaîne de valeur de l’hydrogène

La chaîne de valeur de l’hydrogène se compose de trois grandes étapes :

1. la production;
2. le stockage et la distribution;
3. l’utilisation finale.

Les métaux du groupe platine (MGP), y compris le platine, l’iridium, le palladium, ainsi que le nickel, le graphite, les éléments des terres rares, le zirconium, le cuivre, le cobalt et l’aluminium, sont tous des minéraux critiques nécessaires à la production des piles à hydrogène et des électrolyseurs. La Chine, l’Afrique du Sud, la Russie et l’Indonésie sont les principaux producteurs de ces minéraux critiques.

Aperçu du marché mondial

En 2022, la production mondiale d’hydrogène était de 95 millions de tonnes, en hausse de 3 % par rapport à 2021. Actuellement, les combustibles fossiles sont la principale matière première de la production mondiale d’hydrogène et l’utilisation finale de cette matière dans le raffinage du pétrole et la production de produits chimiques continue de stimuler la demande. En 2022, la production d’hydrogène électrolytique a augmenté de 35 % par rapport aux niveaux de production de 2021, mais elle reste autour de 0,1 % de la production mondiale d’hydrogène.

La capacité mondiale de fabrication de piles à combustible a atteint 12 gigawatts (GW) en mai 2023, en hausse de 10 % par rapport à l’année précédente. Le Japon et la Corée du Sud sont en tête du marché de l’offre. La capacité de fabrication d’électrolyseurs a augmenté de 150 % pour atteindre 9 GW, la Chine et l’Europe représentant la majeure partie de l’augmentation.

Selon l’Agence internationale de l’énergie, la production d’hydrogène à faibles émissions pourrait atteindre plus de 20 millions de tonnes d’ici 2030 selon la liste de projets actuels, dont plus de 70 % sont des projets d’électrolyseurs. L’Europe, l’Australie et l’Amérique latine devraient être les principaux producteurs d’hydrogène électrolytique d’ici 2030.

L’avantage canadien

Le Canada est un pionnier dans le secteur de l’hydrogène et des piles à combustible depuis plus de 40 ans et a le potentiel de fournir davantage de minéraux critiques nécessaires au développement d’une chaîne de valeur nationale de l’hydrogène. L’industrie canadienne est le quatrième producteur mondial de MGP, représentant 5,5 % de la production mondiale, et s’est classée troisième pour la production de palladium et quatrième pour la production de platine en 2022. Le Canada est également l’un des principaux producteurs de nickel et d’aluminium.

Les entreprises canadiennes participent à des activités dans l’ensemble de la chaîne de valeur de l’hydrogène, y compris les activités suivantes :

• la production et l’utilisation finale;
• l’infrastructure de ravitaillement;
• la fabrication des piles à combustible et des électrolyseurs;
• la recherche et développement;
• l’ingénierie.

Points saillants de l’industrie

• L’un des plus grands électrolyseurs à membrane échangeuse de protons opérationnels au monde se trouve à Bécancour, au Québec.
• La première installation de production de piles à combustible automobiles normalisée au monde se trouve à Vancouver, en Colombie-Britannique.
• Des projets de production d’hydrogène électrolytique à grande échelle, tirant parti des abondantes ressources éoliennes du Canada, de l’accès à l’eau douce et de l’emplacement stratégique sur les marchés internationaux, sont en cours de développement dans les provinces suivantes :
  • l’Atlantique;
  • la Colombie-Britannique;
  • le Québec.

Avec la croissance du réseau d’électricité du Canada et la diminution des coûts des systèmes d’énergie renouvelable, telle que l’énergie éolienne et solaire, la production d’hydrogène électrolytique s’accélère. En 2022, à l’échelle mondiale, le Canada et les États-Unis représentaient 10 % de la capacité mondiale installée d’électrolyseurs.

Lacunes et possibilités de la chaîne de valeur du Canada

Les piles à hydrogène ont un potentiel important pour électrifier les véhicules lourds et longue distance, tels que les autobus, les camions et les trains. En ce sens, ils ajoutent à la chaîne de valeur croissante des batteries VE au Canada, contribuant ainsi à faire progresser l’électrification des transports canadiens vers un avenir carboneutre.

Le soutien à l’innovation canadienne relative aux sous-composants et aux technologies des électrolyseurs et des piles à combustible renforcera le leadership canadien dans ce domaine. Les domaines sur lesquels il faut se concentrer comprennent les technologies existantes et de remplacement, telles que les membranes échangeuses de protons et les technologies d’oxyde solide, ainsi que les applications de mobilité.

Le potentiel de croissance pour le secteur de l’hydrogène à faibles émissions au Canada est important. Faire progresser tous les segments de la chaîne de valeur de l’hydrogène permettra ce qui suit :

• entraîner un soutien du déploiement à grande échelle;
• stimuler les exportations, les investissements et la croissance;
• aider à saisir les possibilités de décarbonisation au pays.

La Stratégie canadienne pour l’hydrogène et les groupes de travail connexes tracent la voie à suivre dans le cadre de cet important effort.