Situation initiale

Dans la perspective d'un système d'approvisionnement énergétique qui tienne compte de l'objectif de réduire la consommation d'énergie primaire tel qu'il est fixé dans le concept énergétique, il convient de combiner la production d'électricité et l'utilisation de la chaleur produite en même temps, dans la plupart des cas, en misant sur des procédés de cogénération. L'utilisation de piles à combustibles dans ce contexte s'impose notamment en raison de son rendement électrique très élevé par rapport à d'autres technologies voire son indice de cogénération très élevé. Depuis de nombreuses années, la pile à combustible est développée en Allemagne tant pour la production d'électricité décentralisée que pour l'emploi dans les groupes de propulsion dans les véhicules. La pile à combustible est caractérisée par un rendement plus élevé par rapport à d'autres processus thermiques. Son rendement reste élevé également en conditions de charge partielle et dans des unités de petite taille, ce qui représente un avantage particulier.

Les piles à combustible stationnaires sont généralement utilisées pour la cogénération et sont désormais testées en tant qu’installations énergétiques pour les maisons, avec une puissance d’environ 1 kW et dans des applications industrielles de plusieurs centaines de kW de puissance. Un large éventail d’énergies primaires est utilisé comme combustible (gaz naturel, biogaz, gaz d’épuration, etc.). En mode inversé, la pile constitue la pièce centrale de l’électrolyseur, qui fonctionne à partir du courant électrique et produit de l’hydrogène. Si le courant provient de sources renouvelables, l’hydrogène produit est considéré comme « vert » et son utilisation tout au long de la chaîne énergétique comme exempte d’émissions de CO2. Dans l’application mobile du véhicule, la propulsion électrique est alimentée par le courant généré par une pile à combustible, qui fonctionne avec de l’hydrogène comme énergie secondaire. La propulsion à pile à combustible permet de réduire la dépendance élevée de la mobilité vis-à-vis du pétrole puisque l’hydrogène peut être obtenu à partir d’un grand nombre de sources d’énergie primaire.

L’hydrogène en tant que vecteur énergétique peut revêtir une importance particulière dans le contexte du couplage sectoriel. Il peut en effet être utilisé dans la production centralisée et décentralisée d’électricité, dans les véhicules, pour la fabrication de carburants, de combustibles et de gaz alternatifs, pour le stockage à long terme et en tant que matière première pour des processus industriels (notamment chimiques). Dans la mesure où l’hydrogène est produit à partir de sources renouvelables (p. ex. à partir d’électricité renouvelable dans des installations d’électrolyse), son utilisation ne génère pas ou génère peu d’émissions de gaz à effet de serre. Compte tenu du fort potentiel d’exportation des technologies liées à la production d’hydrogène, le gouvernement fédéral entend renforcer le site de production allemand et développer le plus possible son leadership technologique. La recherche et le soutien à l’innovation doivent permettre de réduire nettement les coûts encore élevés de l’hydrogène renouvelable.

Les instituts de recherche et les entreprises allemandes actives dans le secteur des technologies de l'hydrogène et des piles à combustibles occupent désormais une position de leader grâce aux mesures soutenues par le passé. Les activités de recherche et de développement doivent être poursuivies à l'avenir afin de garder et développer cette position.

Développement technologique et structure de la promotion

Le soutien apporté par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWi) à la recherche et au développement en matière de technologie de l'hydrogène et de pile à combustible fait partie intégrante du « programme d'innovation national consacré aux technologies de l'hydrogène et de pile à combustible » (« Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien » (NIP)) lancé en 2006. Ce programme sera poursuivi entre 2016 et 2025 sous le titre NIP2. Le programme NIP2 se base sur la maturité de la technologie et la disponibilité sur le marché des équipements de première génération. Pour la commercialisation généralisée imminente, les activités nationales réalisées par les scientifiques, l'industrie et le pouvoir public doivent être chapeautées par un seul programme commun. L'objectif est le suivant : développer les innovations en matière d'hydrogène et de pile à combustible qui ne sont pas encore mises sur le marché, mettre en place les infrastructures nécessaires et promouvoir la mise sur le marché des technologies mûres par des instruments et des mesures adéquats.

Le BMWi soutient ces objectifs notamment dans le cadre du programme de recherche sur l'énergie en promouvant la recherche et le développement en tant que base des applications futures dans les domaines des transports, de la production d'hydrogène, de l'approvisionnement en énergie dans les bâtiments résidentiels, des applications industrielles et des marchés spéciaux pour les piles à combustibles et des tâches transversales. Le couplage sectoriel et les technologies de l’hydrogène sont aussi un sujet important des « laboratoires vivants de la transition énergétique », un nouveau pilier de financement du programme de recherche énergétique du gouvernement fédéral, qui accompagne l’introduction sur le marché de technologies énergétiques innovantes et relève les défis liés à la transformation de l’approvisionnement énergétique. Les « laboratoires vivants de la transition énergétique » sont un format réunissant les politiques industrielles, climatiques, énergétiques et de l’innovation, là où les défis de la transition énergétique touchent aux questions climatiques urgentes, comme la décarbonisation sur le marché de la chaleur, dans les transports et dans les processus industriels.