Qu'est-ce que le carburant hydrogène ? La vision de l'acier vert de Tosyalı

Le carburant hydrogène est un vecteur énergétique produit à partir de différentes sources d'énergie, plutôt qu'une source d'énergie primaire disponible directement dans la nature. Il peut être utilisé dans divers domaines, de la production d'électricité aux processus industriels nécessitant des températures élevées. Dans le secteur de l'acier, l'hydrogène est crucial pour réduire les combustibles fossiles, produire du fer réduit direct et développer des technologies de production à faible émission de carbone. Tosyalı Holding figure parmi les acteurs importants de cette transformation avec ses investissements dans les énergies renouvelables, ses travaux sur l'utilisation de l'hydrogène et ses objectifs d'acier à faible émission de carbone.

Qu'est-ce que le carburant hydrogène et comment est-il produit ?

Bien que l'hydrogène soit un élément abondant dans l'univers, il se trouve sur Terre principalement sous forme de composés comme l'eau ou les hydrocarbures. Par conséquent, il doit d'abord être séparé de ses composés pour être utilisé à des fins énergétiques.
La réponse la plus précise à la question « Qu'est-ce que le carburant hydrogène ? » doit expliquer à la fois la source d'énergie à partir de laquelle l'hydrogène est produit et son mode d'utilisation. La combustion de l'hydrogène ou son utilisation dans une pile à combustible libère de l'énergie. Cependant, l'impact environnemental total dépend de la méthode de production de l'hydrogène.

Hydrogène gris

L'hydrogène gris est principalement produit par reformage à la vapeur du gaz naturel. Au cours de ce processus, l'hydrogène est séparé du gaz naturel, ce qui génère du dioxyde de carbone qui est rejeté dans l'atmosphère.
Aujourd'hui, une part importante de l'hydrogène utilisé dans l'industrie est produite par cette méthode. Bien que la technologie soit mature et répandue, elle ne correspond pas aux objectifs de transformation verte en raison de son intensité carbone.

Hydrogène bleu

L'hydrogène bleu est également produit par la méthode de reformage du gaz naturel. La différence avec l'hydrogène gris est qu'une partie du dioxyde de carbone généré pendant le processus est captée et stockée.
L'hydrogène bleu peut être considéré comme une solution de transition. Toutefois, comme l'utilisation du gaz naturel se poursuit, les fuites de méthane dans la chaîne de production, le taux de captage et la sécurité du stockage affectent la performance environnementale globale.

Hydrogène vert

L'hydrogène vert est produit en séparant l'eau en hydrogène et en oxygène par électrolyse, l'électricité utilisée dans ce processus provenant de sources renouvelables.
Le fonctionnement des électrolyseurs nécessite une quantité importante d'électricité. Par conséquent, pour que l'hydrogène vert soit réellement à faible émission de carbone, il faut que l'électricité utilisée provienne du solaire, de l'éolien ou d'autres sources renouvelables.
Le lien entre les investissements de Tosyalı dans l'énergie solaire et ses objectifs en matière d'hydrogène prend ici toute son importance. L'augmentation de la production d'électricité propre pourra soutenir les besoins énergétiques de l'infrastructure pour la production ou l'utilisation d'hydrogène vert à l'avenir.

Pourquoi l'hydrogène est-il important dans la production d'acier ?

Le secteur de l'acier est l'un des secteurs difficiles à décarboner en raison des températures élevées et des processus de réduction chimique. Les combustibles fossiles sont utilisés non seulement pour produire de l'énergie, mais aussi pour éliminer l'oxygène du minerai de fer.
L'hydrogène a le potentiel de remplacer les agents réducteurs à base de carbone dans les technologies appropriées. Lorsque l'hydrogène réagit avec l'oxygène du minerai de fer, de la vapeur d'eau se forme. Ainsi, l'empreinte carbone de la production d'acier peut être réduite lorsque l'hydrogène utilisé est produit par des méthodes à faible émission de carbone.

Le rôle de l'hydrogène dans le processus DRI

Le fer réduit direct est désigné par DRI, l'abréviation de l'expression anglaise « Direct Reduced Iron ». Dans cette méthode, le minerai de fer est transformé en fer métallique sans être fondu, en éliminant l'oxygène qu'il contient à l'aide de gaz réducteurs.
Dans les installations DRI traditionnelles, le gaz réducteur est principalement obtenu à partir du gaz naturel. L'augmentation du taux d'hydrogène ou la conception du système pour qu'il puisse fonctionner à cent pour cent à l'hydrogène offre le potentiel de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone liées au processus.
Une technologie de réacteur appropriée ne suffit pas à elle seule pour la production de DRI à base d'hydrogène. Une grande quantité d'hydrogène à faible teneur en carbone, une infrastructure électrique fiable, un système de stockage et de transport, une qualité de minerai de fer appropriée et une capacité de four à arc électrique sont nécessaires.

Utilisation de l'hydrogène dans les processus à haute température

Dans les aciéries, les fours de réchauffage, les lignes de recuit et différents processus thermiques nécessitent des températures élevées. L'hydrogène, avec des brûleurs et une infrastructure de sécurité appropriés, peut être utilisé dans certains fours à la place du gaz naturel ou en mélange avec celui-ci.
Cependant, la vitesse de combustion, les caractéristiques de la flamme et les propriétés de sécurité de l'hydrogène sont différentes de celles du gaz naturel. Pour pouvoir être utilisé dans les systèmes existants, la conformité des brûleurs, de la tuyauterie, du contrôle, de l'étanchéité et des équipements de sécurité doit être évaluée.
C'est pourquoi l'objectif d'utiliser l'hydrogène comme combustible principal nécessite non seulement un changement de combustible, mais aussi la transformation conjointe de l'infrastructure de l'usine, de l'approvisionnement énergétique et du contrôle du processus.

La feuille de route de l'acier vert axée sur l'hydrogène de Tosyalı

Tosyalı ne fonde pas sa stratégie d'acier vert sur une seule technologie. L'énergie renouvelable, l'efficacité énergétique, l'utilisation de ferraille, les technologies DRI, les travaux sur l'hydrogène et les applications d'économie circulaire sont traités comme des éléments complémentaires.
Dans l'histoire de Tosyalı Holding, il est mentionné que le groupe poursuit ses efforts pour l'utilisation de l'hydrogène dans la production comme alternative aux combustibles fossiles. Cette déclaration montre la place de l'hydrogène dans l'agenda de transformation à long terme de Tosyalı.

Technologies DRI compatibles avec l'hydrogène

La technologie DRI joue un rôle important dans les investissements de Tosyalı en Algérie. La nouvelle infrastructure DRI de Tosyalı Algérie a la capacité de fonctionner à cent pour cent à l'hydrogène.
La « capacité de fonctionner à l'hydrogène » n'a pas la même signification que « l'usine réalise aujourd'hui une production commerciale en utilisant cent pour cent d'hydrogène ». La capacité signifie que l'usine possède la conception technique pour pouvoir passer à ce combustible à l'avenir lorsque l'approvisionnement en hydrogène et l'infrastructure nécessaires seront assurés.

R&D, travaux pilotes et objectifs dans les usines en Turquie

Tosyalı réalise des activités de R&D et des essais pilotes pour l'utilisation de l'hydrogène dans la production.
Ce processus démontre l'importance stratégique de l'hydrogène dans le plan de transformation de Tosyalı.

Le lien entre l'énergie renouvelable et l'hydrogène vert

L'intrant le plus important de la production d'hydrogène vert est l'électricité renouvelable. Tosyalı développe ses investissements dans l'énergie solaire à des fins d'autoconsommation.
En 2025, un projet de centrale solaire d'autoconsommation d'une capacité totale de 1,2 GW a été annoncé et un contrat a été signé pour la première partie de 120 MWp. L'objectif est de porter la puissance installée de l'énergie solaire à environ 1500 MWp.
Ces investissements peuvent contribuer à ce que l'électricité utilisée dans la production d'acier provienne de sources à plus faible teneur en carbone. En même temps, ils peuvent soutenir l'infrastructure d'électricité propre nécessaire pour la production d'hydrogène vert par électrolyse à l'avenir.
Bien qu'il existe une relation forte entre la production d'électricité renouvelable et l'hydrogène, il ne faut pas oublier qu'un investissement dans l'énergie solaire ne signifie pas automatiquement que de l'hydrogène est produit. Un électrolyseur, une source d'eau, une infrastructure de stockage et de distribution sont également nécessaires.

Produits sidérurgiques de Tosyalı liés à l'écosystème de l'hydrogène

La transformation par l'hydrogène ne couvre pas seulement le changement de combustible dans la production d'acier. Des infrastructures de tuyauterie, de stockage et de distribution sont également nécessaires pour transporter l'hydrogène des points de production vers les zones d'utilisation.

Produits en acier plat à faible émission de carbone

L'approche de l'acier vert de Tosyalı vise à réduire l'intensité carbone dans les processus de production des produits en acier plats et longs. Tosyalı Demir Çelik et d'autres sociétés du groupe fournissent des produits sidérurgiques qui servent d'intrants à différentes chaînes d'approvisionnement, de la construction à l'énergie, de la machinerie à la production de tubes.
L'utilisation conjointe de technologies telles que le DRI produit à l'hydrogène, l'électricité renouvelable et le four à arc électrique est nécessaire pour augmenter la part des produits sidérurgiques à faible empreinte carbone.
Pour qu'un produit soit défini comme de l'acier à faible émission de carbone ou de l'acier vert, il faut tenir compte de l'installation de production, de la source d'énergie, de la structure des matières premières et des données d'émissions par produit.

Demande de tubes en acier pour les réseaux de distribution d'hydrogène

Pour que l'hydrogène soit utilisé à grande échelle, des réseaux de distribution fiables doivent être établis entre les points de production, de stockage et de consommation. Dans ces réseaux, le comportement mécanique des tubes en acier en milieu hydrogène, la qualité de la soudure, la résistance à la pression et l'étanchéité sont importants.
Tosçelik et Tosçelik Spiral proposent des intrants en acier pour les projets d'énergie et d'infrastructure avec leurs larges gammes de produits de tubes. Cependant, il ne faut pas considérer que tous les tubes en acier sont directement adaptés au transport de l'hydrogène.
Dans le choix des tubes pour l'hydrogène, la norme du projet concerné, la pression, le diamètre, l'épaisseur de paroi, la qualité de l'acier, la méthode de soudage, le revêtement et le risque de fragilisation par l'hydrogène doivent être évalués.

Quels sont les avantages du carburant hydrogène ?

Les avantages du carburant hydrogène varient selon la méthode de production et le domaine d'utilisation.
Les principaux avantages sont les suivants :

• Il peut offrir des émissions de carbone directes plus faibles par rapport aux combustibles contenant du carbone au point d'utilisation.
• Il peut offrir une alternative dans les secteurs difficiles à réduire en émissions comme l'acier, la chimie et les processus à haute température.
• Il peut servir de vecteur énergétique pour le stockage de l'électricité renouvelable et son transport vers différents secteurs.
• Il peut réduire l'utilisation d'agents réducteurs à base de carbone dans le processus DRI.
• Il peut créer des options de stockage d'énergie saisonnier ou à long terme.
• L'infrastructure de l'hydrogène peut créer une demande pour de nouveaux tubes en acier et équipements.

Pour que ces avantages se réalisent, l'hydrogène doit être produit par des méthodes à faible émission de carbone. Lorsque l'hydrogène gris est utilisé, l'avantage total en termes d'émissions peut rester limité.

Quels sont les désavantages du carburant hydrogène ?

La généralisation de l'hydrogène se heurte à des défis techniques, économiques et infrastructurels.

Coût de production élevé

Le coût de l'hydrogène vert dépend du coût d'installation de l'infrastructure d'électricité renouvelable, de l'investissement dans l'électrolyseur, de la durée de fonctionnement et de l'échelle. Dans les secteurs à haut volume comme la production d'acier, la quantité d'hydrogène nécessaire peut être très importante.

Pertes d'énergie

Des pertes surviennent lors de la conversion de l'électricité en hydrogène, de la compression ou de la liquéfaction de l'hydrogène, de son transport et de sa reconversion en énergie.

Difficulté de stockage et de transport

L'hydrogène possède une faible densité énergétique volumétrique. Il peut être stocké sous forme de gaz comprimé, d'hydrogène liquide ou de vecteurs chimiques. Chaque méthode nécessite un surplus d'énergie, d'investissement et de sécurité.

Sécurité et étanchéité

En raison de sa petite structure moléculaire, l'hydrogène peut s'échapper de certains éléments de connexion et d'étanchéité. Sa plage d'inflammabilité est large et nécessite une détection appropriée, une ventilation, un choix de matériaux et des procédures d'exploitation adéquates.

Besoin d'infrastructure

Les installations de production, les électrolyseurs, les systèmes de stockage, les pipelines et les équipements d'utilisation doivent être installés conjointement. Le fait qu'une seule installation soit compatible avec l'hydrogène ne suffit pas pour une transformation complète s'il n'y a pas suffisamment d'approvisionnement en hydrogène aux alentours.

Comment gérer le coût et l'infrastructure dans la production d'acier avec l'hydrogène ?

La production d'acier à base d'hydrogène nécessite autant de planification énergétique et d'approvisionnement que d'investissement technologique. Le fait que l'électrolyseur fonctionne à haute capacité tout au long de l'année peut faire baisser le coût de l'hydrogène. Cependant, le caractère variable de la production solaire et éolienne entraîne un besoin de stockage ou de connexion au réseau.
Une approche progressive peut être utilisée dans la transformation par l'hydrogène des installations. Tout d'abord, des mélanges d'hydrogène avec du gaz naturel, des brûleurs pilotes ou une utilisation limitée dans certains processus peuvent être testés. Ensuite, le taux pourra être augmenté à mesure que l'approvisionnement en hydrogène et l'infrastructure d'équipement se développeront.
Un autre sujet pour les producteurs d'acier est la demande de produits à faible émission de carbone. Pour que les investissements dans l'hydrogène soient économiquement viables, la demande des clients pour l'acier à faible émission de carbone, les réglementations sur le carbone et les opportunités de financement vert sont importantes.

La place de l'hydrogène dans l'approche de l'acier vert de Tosyalı

Dans la vision de l'acier vert de Tosyalı, l'hydrogène est l'un des outils stratégiques évalués conjointement avec l'énergie renouvelable et les technologies de production avancées.
L'approche du groupe se dessine dans ces domaines fondamentaux :

• Investir dans des technologies de production capables de fonctionner avec de l'hydrogène
• Mener des activités de R&D et des travaux pilotes pour l'utilisation de l'hydrogène dans les installations en Turquie
• Augmenter l'autoconsommation d'électricité avec l'énergie solaire
• Développer l'infrastructure de production basée sur le four à arc électrique et le DRI
• Augmenter les produits ayant une faible empreinte carbone
• Développer des solutions en acier utilisables dans l'infrastructure de distribution de l'hydrogène

Les investissements actuels de transformation verte, les travaux sur l'hydrogène et l'énergie solaire de Tosyalı peuvent être suivis via le  centre média de Tosyalı Holding.