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Dynamique du marché 

Analyse segmentaire 

Facteur déterminant : L’émergence d’initiatives généralisées de décarbonation industrielle stimule la demande d’hydrogène gris dans les procédés de fabrication à forte intensité énergétique

Les obligations de décarbonation industrielle stimulent l'adoption de l'hydrogène gris dans les pôles de production lourde. En 2024, le secteur du raffinage allemand prévoit à lui seul une consommation de 1,8 million de tonnes d'hydrogène gris pour alimenter les unités d'hydrocraquage et de désulfuration. Parallèlement, le groupe japonais Nippon Steel mène des essais pilotes visant à utiliser 65 000 tonnes d'hydrogène gris pour réduire partiellement les émissions de carbone dans les hauts fourneaux. Aux États-Unis, un complexe pétrochimique en Louisiane prévoit d'en intégrer 40 000 tonnes afin de réduire les émissions de ses usines d'éthylène. Le Moyen-Orient développe également cette année quatre nouveaux projets d'envergure sur l'hydrogène gris pour répondre à la demande croissante des raffineries. Les industriels privilégient la disponibilité immédiate et les faibles coûts d'investissement de l'hydrogène gris comme solution transitoire pour réduire leur empreinte carbone sans interruption de production.

Ces initiatives témoignent de l'engagement croissant en faveur de la réduction des émissions à court terme, même si le profil carbone de l'hydrogène gris reste imparfait. ArcelorMittal, en Espagne, prévoit d'en consommer 35 000 tonnes en 2024 pour tester une production d'acier bas carbone. En Inde, un groupement de fabricants de produits chimiques du marché de l'hydrogène gris du Gujarat a besoin de 25 000 tonnes pour décarboner partiellement ses usines. Cette dynamique souligne l'attrait de l'hydrogène gris comme solution transitoire, le temps que l'industrie mette en place des alternatives plus propres. Les grandes compagnies pétrolières britanniques, comme BP, prévoient d'utiliser 45 000 tonnes pour moderniser leurs raffineries à court terme. Une importante société de pipelines au Texas modernise 120 kilomètres de canalisations en acier pour supporter l'augmentation des flux d'hydrogène gris. Parallèlement, un terminal de stockage à grande échelle en Corée du Sud, d'une capacité de 20 000 tonnes, est en cours de modernisation pour absorber des volumes plus importants. Les ports italiens rénovent leurs installations pour accueillir des cargaisons d'hydrogène gris plus importantes. Grâce à ces applications concrètes, l'hydrogène gris aide les entreprises à atteindre leurs objectifs immédiats de réduction des émissions de CO2. Les observateurs du secteur prévoient que la demande croissante des secteurs de la sidérurgie, du raffinage et de la chimie consolidera sa position sur le marché jusqu'à ce que des solutions à grande échelle à vert ou bleu s'imposent.

Tendance : Développement des installations de production d'hydrogène gris sur site pour garantir un approvisionnement stable aux industries critiques modernes

Partout dans le monde, les grandes raffineries, les complexes chimiques et les centrales électriques installent des unités de production d'hydrogène gris localisées afin de garantir un approvisionnement fiable pour leurs opérations à forte demande. En 2024, une importante raffinerie de l'Alberta, au Canada, prévoit de mettre en service un reformeur de méthane à la vapeur sur site, capable de produire 80 000 tonnes d'hydrogène pour les procédés de désulfuration. En Espagne, un fabricant d'engrais du Pays basque a investi dans une unité de production d'hydrogène gris compacte, produisant 15 000 tonnes par an, afin de s'affranchir des perturbations externes. Aux États-Unis, une importante usine de production d'ammoniac de l'Iowa a récemment intégré un réacteur de 25 000 tonnes pour réduire sa dépendance au transport d'hydrogène . Dans la zone industrielle de Jubail, en Arabie saoudite, des ingénieurs construisent un module de 50 000 tonnes à proximité d'un pôle pétrochimique pour assurer un approvisionnement stable en matières premières. Ces extensions sur site permettent de réduire les coûts de transport tout en minimisant les risques de pénurie de pipelines ou de retards portuaires.

En Europe, plusieurs industriels développent leur production d'hydrogène gris localement afin de gagner en autonomie. Un producteur de produits chimiques basé à Anvers, en Belgique, prévoit de mettre en service une usine de 30 000 tonnes début 2024, fournissant de l'hydrogène brut pour la synthèse de polymères. Parallèlement, un important verrier de la Ruhr, en Allemagne, ambitionne d'intégrer une unité de 20 000 tonnes, remplaçant ainsi ses fours à gaz classiques. En Corée du Sud, sur le marché de l'hydrogène gris, un consortium basé à Ulsan exploite une installation de 10 000 tonnes au sein d'une centrale électrique existante afin de garantir une production continue lors des pics de demande. Ces projets décentralisés permettent aux industriels de contourner les goulets d'étranglement logistiques, notamment lorsque les livraisons externes sont confrontées à des limitations de capacité. Les récents développements des multinationales gazières témoignent également d'une tendance vers des plateformes de plus petite taille, capables d'adapter rapidement leur production. Un terminal logistique à Marseille étudie la possibilité de créer une plateforme de ravitaillement de 12 000 tonnes. À Singapour, un concept de barge flottante pour la production d'hydrogène gris, d'une capacité de 5 000 tonnes, est en cours de développement pour les clients du secteur maritime. Cette priorité accordée à l'hydrogène autoproduit souligne les avantages pratiques d'une disponibilité constante et d'une prévisibilité des coûts, favorisant ainsi son adoption généralisée dans les industries critiques.

Défi : L’évolution des infrastructures limite le transport et le déploiement efficaces de l’hydrogène gris sur les marchés mondiaux

L'expansion du marché de l'hydrogène gris est souvent freinée par des infrastructures obsolètes (pipelines, terminaux et systèmes de stockage) inadaptées à la distribution à grande échelle. Environ 4 500 kilomètres de pipelines d'hydrogène sillonnent l'Europe occidentale, dont une grande partie repose sur des tubes en acier vieux de plusieurs décennies et sujets à la fragilisation. En 2024, un programme de modernisation aux Pays-Bas prévoit la mise à niveau de 300 kilomètres de pipelines afin de supporter des pressions de service plus élevées. Le Japon ne dispose que de deux terminaux d'importation dédiés, qui gèrent collectivement environ 100 000 tonnes d'hydrogène provenant de fournisseurs étrangers, contraignant les industries à recourir à des livraisons ponctuelles. Aux États-Unis, la région de la côte du Golfe abrite plusieurs cavernes de sel d'hydrogène, chacune capable de stocker environ un million de kilogrammes, mais la connectivité avec les principaux pôles industriels demeure inégale. Parallèlement, le plus grand site de stockage d'hydrogène en Inde, situé au Rajasthan, ne contient que 40 000 kilogrammes, ce qui met à l'épreuve les efforts du pays pour répondre à la demande croissante. Ces contraintes font grimper les coûts et découragent les investissements sur les marchés moins développés.

Le transport routier ou maritime complexifie encore la situation, la plupart des flottes de pétroliers ne disposant pas de systèmes cryogéniques adaptés au transport de volumes importants d'hydrogène. En Australie, sur le marché gris de l'hydrogène, un port ne traite que 2 000 tonnes par mois en raison du nombre limité de pétroliers disponibles. En Nouvelle-Zélande, un projet de plateforme d'exportation d'hydrogène prévoit un déficit de 6 000 tonnes, les transporteurs maritimes existants ne pouvant pas respecter les protocoles de manutention spécifiques. Dans les zones industrielles chinoises, la distribution par camion est entravée par des restrictions d'itinéraires, entraînant des retards et des ruptures d'approvisionnement. Au Texas, une usine de liquéfaction récemment construite peut traiter 150 000 kilogrammes par jour, mais la région rencontre des difficultés d'approvisionnement en conteneurs adaptés aux très basses températures. En Norvège, une société d'ingénierie modernise trois navires pour transporter jusqu'à 4 500 kilogrammes d'hydrogène chacun, mais l'expansion reste lente. En Allemagne, un projet pilote de transport ferroviaire permet de transporter 3 000 kilogrammes par jour. Sans une modernisation systématique des pipelines, des terminaux et des flottes de transport, les marchés mondiaux de l'hydrogène gris resteront approvisionnés de manière inégale, freinant les efforts visant à accroître la production et l'utilisation.

Analyse segmentaire 

Par méthode 

Le reformage du méthane à la vapeur (RMV), avec plus de 68 % de parts de marché, s'impose comme la principale méthode de production d'hydrogène gris grâce à sa rentabilité, sa maturité technologique et l'abondance mondiale du gaz naturel comme matière première. Malgré des conditions de fonctionnement comprises entre 800 et 1 000 °C, le RMV a bénéficié de décennies d'optimisation du procédé, permettant de réduire les coûts d'investissement et d'améliorer les rendements en hydrogène. Cette méthode exploite le gaz naturel riche en méthane et la vapeur d'eau dans une réaction catalytique, produisant ainsi de l'hydrogène de haute pureté et du monoxyde de carbone. Aux États-Unis, plus de 95 % de l'approvisionnement national en hydrogène est produit par RMV, témoignant de sa position dominante sur les marchés énergétiques établis. Un vaste réseau de gazoducs et d'importantes réserves contribuent à maintenir les coûts des matières premières et du transport à un niveau bas, renforçant ainsi l'attrait du RMV pour une adoption industrielle à grande échelle. Le gaz naturel étant disponible à un coût relativement bas dans de nombreuses régions, le RMV demeure une option économique, plus compétitive que la gazéification du charbon ou l'électrolyse conventionnelle. De plus, la fiabilité et la capacité du SMR à produire rapidement et en grand volume d'hydrogène conviennent aux secteurs qui fonctionnent avec des calendriers de production serrés.

La demande en hydrogène gris issu du reformage à la vapeur d'hydrogène (SMR) provient principalement des industries exigeant d'importants volumes d'hydrogène à des coûts maîtrisables. Les raffineurs utilisent l'hydrogène gris pour éliminer le soufre et autres impuretés des carburants, tandis que le secteur chimique en dépend pour la production d'ammoniac, de méthanol et d'autres intermédiaires clés. L'industrie sidérurgique utilise également l'hydrogène dans certains procédés de réduction directe, bien qu'elle dépende actuellement davantage du charbon à coke. Les entreprises privilégient la technologie SMR en raison de sa chaîne d'approvisionnement bien établie, de sa facilité de mise à l'échelle et de son intégration flexible aux infrastructures existantes. De plus, les recherches en cours sur les solutions de captage et de stockage du carbone (CSC) pourraient transformer l'hydrogène gris en une alternative à plus faible émission de carbone, préservant ainsi la pertinence du SMR dans un contexte réglementaire en constante évolution. L'équilibre entre rentabilité, maturité technique et adaptabilité de cette méthode répond aux exigences rigoureuses des grands consommateurs d'hydrogène, garantissant que le SMR demeure la voie dominante sur le marché actuel de l'hydrogène gris.

Sur demande 

La production d'ammoniac figure parmi les plus importants consommateurs d'hydrogène gris, couvrant plus de 30 % de la demande mondiale en raison de l'utilisation intensive de l'ammoniac dans l'agriculture, la chimie et d'autres industries vitales. La production mondiale d'ammoniac dépasse 180 millions de tonnes par an, principalement tirée par la production d'engrais, essentielle à la sécurité alimentaire dans les pays développés comme dans les pays en développement. L'hydrogène gris, produit principalement par reformage du méthane à la vapeur (RMV), est un élément clé du procédé Haber-Bosch, qui synthétise l'ammoniac à partir d'azote et d'hydrogène sous haute pression et haute température. L'abondance et le faible coût de l'hydrogène gris permettent aux producteurs d'ammoniac de maintenir des volumes de production importants à des prix stables. Dans les pays dotés d'infrastructures de gaz naturel performantes, les usines d'ammoniac peuvent intégrer facilement des unités RMV, simplifiant ainsi la logistique. Par conséquent, les entreprises de production d'ammoniac dépendent fortement de l'hydrogène gris pour maintenir leur capacité de production, en conciliant la demande et le coût des matières premières.

La Chine est un important producteur et consommateur d'ammoniac sur le marché de l'hydrogène gris, grâce à son vaste secteur agricole et à sa forte demande en engrais. L'Inde et les États-Unis figurent également parmi les principaux producteurs, alimentant leur consommation intérieure tout en participant au commerce mondial de l'ammoniac. L'hydrogène gris demeure la solution privilégiée par ces acteurs, car il s'appuie sur des réseaux de petits réacteurs à membrane (SMR) bien établis, avec des investissements relativement faibles. Bien que de nouvelles alternatives bas carbone, comme l'hydrogène vert, émergent, la sensibilité des marchés de l'ammoniac aux prix favorise généralement les matières premières les moins coûteuses. Cette dynamique permet à l'hydrogène gris traditionnel de rester compétitif, notamment là où les ressources en gaz naturel sont abondantes et soumises à des structures de prix stables. De plus, le rôle crucial de l'ammoniac dans la production alimentaire impose une grande fiabilité de production, faisant des procédés établis à base d'hydrogène gris une stratégie peu risquée. 

Par secteur d'utilisation finale

Plus de 50 % de l'approvisionnement mondial en hydrogène gris est destiné à divers procédés chimiques, témoignant de la demande constante de l'industrie en hydrogène abordable et de haute pureté. De nombreux composés clés, tels que le méthanol, les hydrocarbures de synthèse et certains produits chimiques de spécialité à fort volume, dépendent de l'hydrogène à des étapes critiques de leur synthèse. Le reformage du méthane à la vapeur (RMV) offre une solution fiable et économique pour répondre à ces besoins importants, car les installations chimiques peuvent intégrer des unités de RMV directement dans leurs lignes de production, optimisant ainsi la logistique des matières premières. De plus, l'hydrogène gris fournit les débits d'hydrogène robustes nécessaires au fonctionnement continu de ces installations à haut volume. Cette synergie permet aux fabricants de produits chimiques de maintenir une production et des coûts stables, car les prix du gaz naturel sont généralement plus prévisibles que ceux d'autres matières premières courantes. Par conséquent, l'hydrogène gris issu du RMV est devenu un intrant essentiel, soutenant les chaînes d'approvisionnement mondiales qui dépendent des dérivés chimiques pour les plastiques, les produits pharmaceutiques, les textiles et bien d'autres secteurs.

Cette domination sur le marché de l'hydrogène gris s'explique non seulement par l'ampleur de sa consommation, mais aussi par sa polyvalence dans diverses transformations chimiques. L'hydrogène gris facilite les réactions d'hydrogénation, en rompant les liaisons chimiques insaturées pour créer de nouveaux produits ou affiner des composés existants. De grandes multinationales de la chimie, telles que BASF et Dow, utilisent l'hydrogène gris pour optimiser leurs procédés et améliorer la constance de leurs rendements. Dans les régions riches en gaz naturel, les unités de reformage du méthane à la vapeur (SMR) fonctionnent 24 h/24, garantissant ainsi une interruption minimale de la production chimique. De plus, de nombreuses installations sont conçues avec des systèmes intégrés de cogénération qui exploitent la vapeur issue du SMR, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale. Si les préoccupations environnementales suscitent un intérêt croissant pour des alternatives plus propres à l'hydrogène, les contraintes de coûts et l'ancrage technologique maintiennent l'hydrogène gris fermement ancré dans le secteur chimique. De ce fait, il conserve un rôle central dans la synthèse à grande échelle et rentable des éléments chimiques essentiels à la vie industrielle moderne.

Source : Le gaz naturel comme principale matière première pour l'hydrogène gris 

Le gaz naturel demeure la principale matière première du marché de l'hydrogène gris, représentant plus de 75 % de la production mondiale grâce à ses réserves abondantes et à son avantage concurrentiel en termes de coûts par rapport aux autres hydrocarbures. La production mondiale de gaz naturel a dépassé les 4 000 milliards de mètres cubes par an, portée par une extraction intensive en Amérique du Nord, en Russie et au Moyen-Orient. Cet approvisionnement important, associé à des réseaux de gazoducs existants, réduit les coûts de transport et simplifie l'approvisionnement en matières premières pour les producteurs d'hydrogène. Le reformage du méthane à la vapeur (RMV) tire parti de cette disponibilité, convertissant le gaz naturel en hydrogène avec un rendement élevé et des coûts de purification relativement faibles. En 2019, la production mondiale d'hydrogène a atteint environ 75 millions de tonnes, dont 95 % provenaient de combustibles fossiles, une part importante étant issue du gaz naturel. En intégrant des systèmes RMV éprouvés aux infrastructures existantes, les opérateurs peuvent produire de manière fiable de grands volumes d'hydrogène, essentiels pour les industries chimiques, de raffinage et autres. De plus, la teneur en carbone comparativement plus faible du gaz naturel par rapport au charbon réduit la quantité de sous-produits, diminuant ainsi les dépenses d'investissement liées à la gestion du carbone.

La demande d'hydrogène gris issu du gaz naturel provient de secteurs exigeant des flux d'hydrogène importants et constants, tels que le raffinage pétrochimique, la production d'engrais et de méthanol. Les géants du secteur pétrolier et gazier, notamment Shell, BP et Total Energy, se sont imposés comme des producteurs de premier plan grâce à l'intégration de leurs activités en amont et en aval. Parallèlement, des entreprises spécialisées dans les gaz industriels, comme Air Liquide, Linde et Air Products, ont construit des unités de reformage à la vapeur d'hydrogène (SMR) dédiées à l'approvisionnement des raffineries et des complexes chimiques à l'échelle mondiale. Ces acteurs du marché tirent parti de leurs vastes réserves de gaz naturel et de leurs importants réseaux commerciaux, tout en développant la consommation d'hydrogène dans les économies émergentes. Cette convergence de savoir-faire technique et d'accès aux ressources leur a permis de capter une part prépondérante du marché de l'hydrogène gris. Face à la forte croissance de la consommation d'hydrogène, le SMR à base de gaz naturel demeure la voie de production dominante, la demande soutenue confirmant son rôle essentiel dans la chaîne de valeur énergétique et industrielle actuelle.

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Analyse régionale : La région Asie-Pacifique devrait continuer de dominer le marché de l'hydrogène gris

La région Asie-Pacifique représente plus de 45 % de la production et de la consommation mondiales d'hydrogène gris, grâce à son industrialisation rapide, sa croissance démographique et ses secteurs manufacturiers énergivores. Des pays comme la Chine, l'Inde, la Corée du Sud et le Japon sont en tête, s'appuyant sur le reformage du méthane à la vapeur (RMV) pour garantir un approvisionnement en hydrogène économique à leurs vastes industries chimiques, de raffinage et d'engrais. La Chine, en particulier, affiche une demande immense, alimentée par une production d'ammoniac à grande échelle, d'importantes capacités de raffinage et des investissements croissants dans la pétrochimie. Cette forte hausse de la demande s'inscrit dans la volonté du pays de soutenir sa croissance économique et d'améliorer le niveau de vie, ce qui, par ricochet, stimule les industries en aval dépendantes de l'hydrogène. L'Inde suit une voie similaire, privilégiant les engrais à base d'ammoniac pour répondre à ses importants besoins agricoles, tandis que la Corée du Sud et le Japon disposent de bases pétrochimiques et de raffinage avancées nécessitant des approvisionnements constants en hydrogène. L'important réseau de gaz naturel de ces économies favorise la production d'hydrogène gris, renforçant ainsi la position dominante de la région Asie-Pacifique. De plus, les coûts de main-d'œuvre relativement plus bas dans certaines régions d'Asie du Sud-Est créent également des conditions favorables à la construction et à l'exploitation d'usines de SMR, étendant ainsi l'empreinte régionale de l'hydrogène.

La prééminence de la Chine sur le marché de l'hydrogène gris en Asie-Pacifique repose sur la conjonction de plusieurs facteurs : l'abondance des ressources, le vaste réseau d'infrastructures industrielles et des incitations politiques fortes favorisant le développement de l'industrie chimique. Les abondantes ressources nationales de charbon et les ressources émergentes de gaz de schiste du pays, bien que plus carbonées que le gaz naturel conventionnel, peuvent être reformées en hydrogène pour diverses applications. Actuellement, le reformage à la petite échelle (SMR) reste nettement moins coûteux que les alternatives vertes, ce qui permet aux producteurs chinois d'accroître rapidement leur production et de maintenir des prix bas pour les utilisateurs finaux. L'Inde, qui suit de près, combine le gaz naturel local avec des importations pour alimenter ses usines d'ammoniac et ses raffineries, tout en envisageant le potentiel de l'hydrogène comme vecteur énergétique plus propre pour l'avenir. Le Japon et la Corée du Sud, bien que moins riches en gaz naturel, tirent parti de technologies de pointe et d'accords d'importation stratégiques pour garantir un approvisionnement constant en hydrogène gris. Ensemble, ces quatre pays constituent l'épicentre de l'activité liée à l'hydrogène gris en Asie-Pacifique, la solide base industrielle de la Chine confortant la position de leader de la région en matière de consommation mondiale. Des raffineries répondant aux besoins du transport national aux grands complexes chimiques tournés vers l'exportation, l'écosystème de l'hydrogène gris en Asie-Pacifique reste inégalé en termes d'échelle et de dynamisme. 

Principales entreprises du marché de l'hydrogène gris :

• Produits et produits chimiques de l'air, Inc.
• Linde plc
• Air Liquide
• Shell plc
• ExxonMobil Corporation
• BP plc
• TotalEnergies SE
• Saudi Aramco
• Mitsubishi Heavy Industries Ltd.
• Chevron Corporation
• Autres

Aperçu de la segmentation du marché :

Par méthode de production

• Reformage du méthane à la vapeur (SMR)
• Oxydation partielle des hydrocarbures

Par source

• Gaz naturel
• Charbon

Sur demande

• Production d'ammoniac
• Production de méthanol
• Procédés de raffinage
• Production d'énergie
• Autres

Par secteur d'utilisation finale

• Industrie chimique
• Industrie pétrolière et gazière
• Production d'énergie
• Autres

Par région

• Amérique du Nord
  • Les États-Unis.
  • Canada
  • Mexique
• Europe
  • Europe occidentale
    • Le Royaume-Uni
    • Allemagne
    • France
    • Italie
    • Espagne
    • Le reste de l'Europe occidentale
  • Europe de l'Est
    • Pologne
    • Russie
    • Le reste de l'Europe de l'Est
• Asie-Pacifique
  • Chine
  • Inde
  • Japon
  • Australie et Nouvelle-Zélande
  • Corée du Sud
  • ASEAN
  • Reste de l'Asie-Pacifique
• Moyen-Orient et Afrique (MEA)
  • Arabie Saoudite
  • Afrique du Sud
  • Émirats arabes unis
  • Reste du Moyen-Orient
• Amérique du Sud
  • Argentine
  • Brésil
  • Le reste de l'Amérique du Sud