Les ports se tournent vers l'hydrogène et l'électricité

Le transport maritime mondial représente 3 % des émissions de gaz à effet serre (GES) globales. Pour respecter une réglementation toujours plus contraignante, la filière décarbone déjà ses flottes. Elle améliore ainsi l’efficacité énergétique des navires, passe à des motorisations alternatives ou mise sur le retour des voiles (voir Énergie Plus n°691). Pour rendre l’ensemble de l’écosystème maritime moins polluant, elle doit aussi adapter ses ports, notamment pour permettre aux futurs navires fonctionnant au gaz naturel liquéfié (GNL), à des carburants de synthèse ou à l’électricité de se ravitailler. Mais pas seulement… En effet, il n’y a pas que les navires qui rejettent du CO2. De nombreux poids-lourds circulent dans les ports, sans oublier des véhicules destinés à la manutention comme les chariots élévateurs, les grues, etc. Aussi, de nombreuses activités très polluantes y sont installées (chimie, sidérurgie, raffinage, etc.).

Un contexte favorable à l'hydrogène

Les ports doivent donc travailler sur des thématiques très larges. Deux solutions de décarbonation sont particulièrement prisées : l’hydrogène et l’électrification. Pour accompagner les acteurs, le Gouvernement a publié une nouvelle stratégie nationale portuaire adoptée en 2021 par le Comité interministériel de la mer. Elle affiche un objectif de reconquête de parts de marché et de développement économique des ports à horizon 2025-2050. Elle est déclinée en quatre ambitions : performance des chaînes logistiques, développement économique, transition écologique, innovation et numérique. Compte tenu de leurs activités, les zones portuaires sont des lieux privilégiés pour accélérer le déploiement massif de la filière hydrogène. Dans une étude parue il y un an, France Hydrogène estime que les zones portuaires pourraient consommer entre 35 et 55 % de l’H2 en France, soit entre 220 000 et 615 000 tonnes d’ici 2030. Ce potentiel est renforcé par un contexte particulièrement favorable à ce gaz à l’heure actuelle.

En effet, la Stratégie nationale hydrogène portée par l’État entend mobiliser 7,2 milliards d’euros d’ici 2030 dont 3,4 Md€ dès l’année prochaine. « L’intérêt de développer l’hydrogène est multiple. L’ensemble des usages prioritaires de cette molécule se retrouvent dans les ports : industrie (chimie, sidérurgie, raffinage) et les mobilités lourdes et professionnelles », note Thomas Gauby, chargé de mission chez France Hydrogène. Le marché de l’hydrogène représente actuellement 900 000 t en France, principalement pour le raffinage et la chimie lourde. Or, ces activités sont souvent implantées au sein ou à proximité de ports et leur décarbonation pourrait profiter à ceux-ci en créant des synergies.

Coopérer avec les industriels

Des projets sont déjà en cours. À Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône), Masshylia doit produire 5 t d’H2 par électrolyse par jour grâce à des panneaux solaires photovoltaïques. L’H2 vert remplacera celui produit par vaporeformage du gaz naturel et alimentera dans un premier temps la bioraffinerie TotalÉnergies la Mède. Mais le port du sud de la France compte aller bien plus loin. En partenariat avec H2V Fos, il projette d’implanter une installation de production d’hydrogène par électrolyse de l’eau de 600 MW. Elle sera déployée en six tranches de 2026, pour la première mise en service d’une unité de 100 MW, à 2031. Elle devrait produire 84 000 t par an. Un projet assez similaire baptisé H2V Normandy est en cours à Port-Jérôme, sur la Seine, entre Le Havre et Rouen. Air Liquide compte déployer un électrolyseur de 200 MW à membrane électrolytique polymère d’ici 2025. Le gaz généré décarbonera en partie les activités industrielles du territoire, notamment le raffinage.

Il pourrait également être mélangé à d’autres molécules produites par des industriels. En le combinant à du CO2, il peut par exemple être transformé en méthane de synthèse (e-méthane) ou en e-methanol, un carburant liquide. « Ils permettront de répondre aux besoins de décarbonation de secteurs et de mobilités qui n’ont pas d’autres alternatives, en particulier pour les navires les plus imposants et l’aviation », explique Thomas Gauby. Des projets de captage et stockage de CO2 de grandes ampleurs se mettent également en place. Haropa Port, qui regroupe depuis le 1er juin 2021 les ports du Havre, de Rouen et de Paris, travaille avec les principaux émetteurs de la vallée de la Seine que sont Air Liquide, Borealis, Exxon, TotalEnergies et Yara afin de capter d’ici à 2040, 7 des 9 millions de tonnes de CO2 industriel produites dans la zone. La majorité sera expédiée vers la Mer de Norvège pour être définitivement stockée dans des puits de pétrole abandonnés. Combiné à de l’hydrogène obtenu par électrolyse, le reste pourra notamment être transformé en carburants synthétiques, comme à Port-Jérôme. Dans la limite de 500 000 t toutefois puisque cela demanderait de produire d’immenses quantités d’hydrogène vert et consommerait beaucoup d’électricité.

Pour autant, le potentiel des carburants synthétiques est important dans la vallée de la Seine. « Les ports de ce fleuve se trouvent le long du tracé d’un pipeline reliant Le Havre aux aéroports de Roissy et d’Orly. En produisant du kérosène synthétique, il sera donc possible de l’expédier directement vers ces deux débouchés », expose Thierry Herman, responsable développement énergie chez Haropa Port. Avec de l’azote (N2), notamment utilisé pour produire des engrais, il sera également envisageable de créer de l’ammoniac synthétique (NH3). Or cette molécule est parmi les plus crédibles pour verdir le transport maritime. Tous ces carburants alternatifs pourront donc servir, sur place, à ravitailler les futurs navires, voire des poids-lourds, des engins de manutentions et des locomotives, dans des logiques d’économie circulaire et de circuits courts. « En mutualisant ces usages, le port peut devenir un hub de production pour alimenter et profiter à son propre territoire. Les unités de production sont plus importantes. Elles créent donc des effets d’échelle entraînant une baisse de prix », estime Thomas Gauby.

Verdir la mobilité

Les ports concentrent un grand nombre de véhicules à verdir. Il faut distinguer les mobilités intra-portuaires, dédiées aux usages spécifiques du port et extraportuaires qui le connectent à son environnement plus ou moins lointain. Sur les sept ports qu’elle a passés au crible dans son étude, France Hydrogène a répertorié plus de 22 000 poids-lourds de 26 t qui y transitent chaque jour, mais aussi environ 200 véhicules utilitaires légers de service exclusivement utilisés sur place. Pour décarboner les camions, d’autant plus qu’ils peuvent parcourir des distances assez longues, l’hydrogène paraît être une solution. Cette année, Marseille-Fos déploie une station hydrogène qui alimente une flotte de huit poids-lourds de 44 t spécialement conçus dans le cadre de ce projet en partie financé par l’Ademe. Opérée par Air Liquide, elle pourra à terme alimenter vingt véhicules. Haropa Port vient également de lancer un appel à projet pour implanter des stations de distribution d’hydrogène sur plusieurs sites portuaires franciliens. Elles seront accessibles au-delà des acteurs des ports, notamment aux flottes professionnelles destinées au transport de personnes ou de marchandises.

Les mobilités intra-portuaires et les usages stationnaires représentent aussi une part non négligeable des émissions de GES. « Sur les ports, il y a des motrices qui fonctionnent au diesel car les voies ferrées des ports ne sont pas électrifiées. Il y a donc l’opportunité de basculer ces véhicules vers l’hydrogène », indique Thierry Herman. Les engins de manutentions peuvent aussi être verdis. « Porte-conteneurs, cavaliers, empileuses, chargeuses, tracteurs, pelleteuses mais aussi chariots élévateurs sont indispensables à l’activité de tout port. Une flotte de plus de 300 véhicules de ce type a été recensée à ce stade avec les ports partenaires », selon France Hydrogène. Pour l’instant, les solutions à hydrogène restent rares mais existent dans certains cas. Le constructeur français Gaussin propose notamment l’APM-H2 pour les usages portuaires. Développé en partenariat avec le Commissariat à l’énergie atomique (CEA), il est équipé d’une pile à combustible et il peut transporter des containers avec une capacité de traction de 75 t. Toutefois, compte tenu du faible nombre de kilomètres parcourus, ces véhicules de manutention, ainsi que les véhicules utilitaires légers, pourraient plutôt être supplantés par des équivalents à motorisation électrique. La plupart des constructeurs proposent déjà des gammes assez étoffées et les ports s’équipent de bornes de recharge.

Électrifier les navires à quai

L’électrification ne concerne pas seulement les véhicules terrestres basés dans les ports. Celle des navires à quai se développe également. Elle évite que les bateaux, une fois accostés, fassent tourner pendant des heures leurs moteurs diesel pour alimenter en électricité l’ensemble des équipements embarqués à bord. « Nous travaillons depuis plusieurs années avec les ports sur le branchement électrique des bateaux à quai surtout avec les trois plus grands que sont Dunkerque, Haropa, et Marseille », souligne Laurent Stien, chef de projet au pôle mobilité électrique d’Enedis. Marseille-Fos est très en avance sur ces initiatives. Dès 2018, il a installé ses premières bornes à quai. Il ambitionne de devenir le premier port 100 % électrique de France dès 2025, poussé par les importants problèmes de pollution de l’air dans l’agglomération. En effet, les moteurs de navires en escale dans la cité phocéenne sont responsables à eux seuls de 40 % des émissions totales d’oxyde d’azote, 32 % de celles d’oxyde de soufre et de 15 % des particules fines. « Un porte-conteneurs qui reste 60 heures sur une borne, c’est 95 t de GES non émis et 31 t de carburant économisées », détaille Laurent Stien. Pour électrifier les navires à quai, les autorités portuaires ont investi 20 millions d’euros.

Cette transition est particulièrement encouragée par la région Provence-Alpes-Côte d’Azur qui a mobilisé 30 M€ de financements régionaux et européens pour électrifier Marseille, Toulon et Nice. Quatre ferries à destination de la Corse peuvent ainsi être branchés simultanément grâce à ces bornes qui délivrent une puissance de 12 MW. Les travaux en cours permettront d’atteindre rapidement 50 MW. Toutefois, ces dispositifs demandent des adaptations compte tenu de certaines spécificités techniques des navires. Par exemple, en France, le réseau fonctionne à 50 hertz alors que certains bateaux ont besoin de 60 Hz. Pour que leur raccordement soit possible, les ports doivent donc installer des postes de transformation et de conversion pour transformer l’électricité qui arrive en 50 Hz du réseau de distribution d’Enedis.

Il y a également des ajustements à mettre en œuvre sur le régime de neutre, qui correspond au type liaison effectué entre le neutre d’un réseau triphasé et la terre. « Nous sommes en régime TT alors que les bateaux fonctionnent en régime TNS ou TNC », précise Laurent Stien. Une fois les quais équipés pour connecter le maximum de bateaux différents, il faudra encore que la flotte se renouvelle. En effet, tous les navires ne sont pas conçus pour être connectés au réseau car certains ont une trentaine d’années et il faut entre 1 et 2 M€ pour les rendre compatibles avec un branchement. Néanmoins, avec l’explosion des coûts des hydrocarbures et le durcissement de diverses réglementations destinées à lutter contre la pollution atmosphérique, les armateurs pourraient s’intéresser de plus près à l’électrification.