Institut de recherche et d'études en économie de l'énergie du CEA

Notre projet de recherche vise à fournir une vision robuste du besoin d'infrastructure hydrogène en France et en Allemagne et à contribuer à la planification de cette infrastructure en particulier dans les régions transfrontalières. Dans ce but, nous prévoyons de développer, appliquer et coupler des modélisations de systèmes multi-énergies (électricité, gaz naturel, hydrogène, chaleur), en mettant l'accent dans nos analyses sur les synergies issues du couplage de systèmes énergétiques basés sur le nucléaire et les énergies renouvelables. Le projet vise à développer des méthodologies de modélisation innovantes, en particulier : 1) pour représenter la flexibilité de la demande d'hydrogène dans différents secteurs et 2) pour traiter efficacement de grands volumes de données fournis sous forme de séries temporelles pour saisir la dynamique opérationnelle de l'approvisionnement en électricité et en gaz. Le développement d'un indicateur permettant d'évaluer la probabilité de disponibilité de l'infrastructure hydrogène en un lieu et à un horizon donnés fait également partie intégrante de notre approche. Il sera basé sur une combinaison d'optimisation des trajectoires de transition et de modélisation détaillée du fonctionnement du système dans différents scénarios. En intégrant ces méthodologies innovantes et en démontrant leur utilité dans le cas des régions frontalières entre la France et l'Allemagne, nous visons à guider les décideurs politiques, mais aussi à permettre aux industriels d'investir stratégiquement dans l'infrastructure hydrogène. En analysant plusieurs scénarios prospectifs de développement plausibles du système énergétique en France et en Allemagne, notre projet vise à aider à une prise de décision éclairée et à limiter les risques d’une mauvaise allocation des ressources ou des investissements dans le contexte de la transition énergétique. Les données et les modèles utilisés dans le cadre du projet seront ouverts, ce qui garantira leur transparence ainsi que la reproductibilité des analyses. En outre, les données d'entrée et de sortie seront annotées et stockées conformément aux principes FAIR. Les synergies principales du consortium reposent sur l'échange d'expertise sur les méthodes de modélisation ainsi que sur la construction et la publication conjointe de jeux de données harmonisés, chaque partenaire apportant la connaissance d’un outil de modélisation spécifique ainsi que du contexte de son pays. GRT Gaz apporte en particulier au consortium une connexion avec l'écosystème industriel, essentielle pour construire des scénarios, des jeux de données et des analyses pertinents.

Le projet GET MORE H2 porté par IFP Énergies nouvelles, le CEA, l’IRIS et l’Université Paris-Nanterre propose une réflexion économique, technologique et sociale globale du déploiement de l’hydrogène au niveau mondial. Il comporte 5 lots de travail. Premièrement, un modèle de prospective mondial sur l’hydrogène renouvelable et bas carbone sera élaboré par enrichissement du modèle TIAM-IFPEN (version IFPEN du modèle ETSAP-TIAM de l’AIE). Les caractéristiques et stratégies des principales zones de production de l’hydrogène, ainsi que le développement à l’échelle internationale de routes commerciales de l’hydrogène et les risques géopolitiques associés seront analysés et inclus dans le modèle. Le deuxième lot portera sur l’évaluation des besoins en matériaux et en eau liés au déploiement des différentes technologies de production d’hydrogène, afin de mettre en évidence les risques de criticité économique, géologique et social à anticiper. Le troisième lot étudiera la formation des prix sur les marchés de l’énergie et la structuration progressive des marchés de l’hydrogène, à l’aide des méthodologies économétriques les plus récentes. Ce travail permettra d’identifier les facteurs ayant affecté la construction des différents marchés existants de l’énergie pour mieux formaliser les facteurs pouvant influencer la dynamique future des marchés de l’hydrogène et la structuration des divers segments de marchés. Le quatrième lot concernera la question des conditions de déploiement des technologies hydrogène, dont la pénétration réelle dans le mix énergétique dépend fortement. Des enquêtes issues des approches comportementales (expériences de choix discrets) permettront (i) d’acquérir une meilleure compréhension des (freins aux) changements de comportements des consommateurs/citoyens et (ii) de favoriser leur intégration dans les modèles de prospective économique. Le dernier lot visera à construire différents scénarios qui seront simulés à l’aide du modèle TIAM-IFPEN. Des hypothèses structurantes, qui seront définies grâce à l’expertise acquise dans les quatre lots de travail précédents, permettront de différencier les scénarios et ainsi d’explorer un éventail de futurs possibles pour le rôle de l’hydrogène dans le paysage énergétique, commercial et géopolitique. Un ambitieux travail d’endogénéisation dans le modèle TIAM-IFPEN des connaissances issues des autres lots de travail sera entrepris : l’objectif est de changer le paradigme d’optimisation du modèle afin qu’il puisse s’émanciper de la pure rationalité technico-économique et intègre les réalités géopolitiques et sociales de la transition énergétique. Finalement, les résultats de chacun des scénarios seront analysés et fourniront des données supplémentaires aux autres lots de travail. L’ensemble sera valorisé par la publication de travaux de recherche dans des revues à comité de lecture, à travers la construction d’un outil de construction de scénarios ouvert et grâce à la valorisation auprès d’un large public des principaux résultats du projet.