Véhicule à hydrogène

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher

La notion de véhicule à hydrogène désigne tout moyen de transport qui utilise une transformation chimique de l'hydrogène comme énergie de propulsion.

Cette appellation englobe des appareillages du domaine de l'aérospatiale (comme les fusées) ou du domaine militaire (comme des sous-marins à hydrogène), même si l'usage courant renvoie plutôt au monde des transports.

Le véhicule à hydrogène est dit « décarboné » et peut faire partie des véhicules propres.

Contexte[modifier | modifier le code]

La recherche de véhicules à hydrogène s'inscrit dans un contexte précis. Avec la diminution des ressources pétrolières, il est nécessaire de trouver un ersatz énergétique. L'hydrogène n'est pas présent à l'état naturel, C'est un vecteur énergétique, mais il est facile de le produire à partir d'eau, de méthane, etc.

Un tel véhicule est théoriquement un « véhicule propre » car il ne rejette localement que de l'eau. Mais, l’hydrogène n’existant quasiment pas à l’état brut sur Terre, il doit être produit de manière industrielle. Pour que le plus simple des éléments chimiques puisse être exploité et stocké, il doit d’abord être séparé de l’oxygène, avec lequel il forme la molécule d’eau (H2O) ou du carbone avec lequel il est combiné dans la molécule de méthane (CH4). Pour le séparer, il faut de l’énergie – de l’électricité – en très grande quantité[1].

L'utilisation de l'hydrogène permettrait aussi aux pays ne disposant pas de gisements pétroliers de sécuriser leur approvisionnement énergétique, à condition que l'hydrogène ne soit pas produit à partir du pétrole. Cette alternative énergétique pourrait être rendue économiquement viable par l'augmentation du prix du baril.

L'hydrogène pourrait aussi être utilisé pour améliorer les performances des véhicules électriques : augmentation de l'autonomie et diminution du temps de charge via l'utilisation d'une pile à combustible.

En fait, la technique de production d’hydrogène est connue depuis très longtemps. Selon Amar Bellal, professeur agrégé de génie civil, si la production d’hydrogène ne s’est pas généralisée comme moyen indirect de stockage de l’électricité, c’est qu’il y a de réelles difficultés techniques pour passer à la production à grande échelle : réseaux de transport, pression importante pour conditionner le gaz, réservoirs de dimensions rédhibitoires, faible rendement, matériaux rares nécessaires à la technologie (platine)[2].

Solutions techniques[modifier | modifier le code]

Les plus utilisées dans ce domaines sont :

Début 2009, de nombreux véhicules ont dépassé le stade expérimental, mais l'appellation « véhicule à hydrogène » utilisée volontiers dans l'industrie automobile désigne plusieurs types de véhicules distincts :

Il existe également des systèmes d'enrichissement hydrogène du carburant (commercialisé pour les poids lourd en Amérique du Nord), où l'hydrogène est utilisé pour permettre une combustion plus complète et donc moins polluante des hydrocarbures.

En parallèle de la question technique, la diffusion à grande échelle de ce genre de véhicule suppose l'instauration d'un cadre économique associé, ce que certains nomment une économie hydrogène.

Véhicules commercialisés[modifier | modifier le code]

Voitures à hydrogènes

Toyota lance en décembre 2014 au Japon sa première voiture à l'hydrogène destinée au grand public, baptisée « Mirai », qui signifie « futur » en japonais. Il est prévu de produire 3 000 Mirai en trois ans au Japon[3]. Elle a déjà été commandée à 200 exemplaires dans l'Archipel par des entreprises, des collectivités ou des particuliers. La voiture est commercialisée à partir du second semestre de 2015 aux États-Unis, en Allemagne, au Royaume-Uni et au Danemark[3]. Plusieurs constructeurs ont déjà proposé des flottes commerciales de véhicules propulsés par un moteur alimenté par une pile à combustible, mais Toyota est le premier à lancer une offre grand public. Il prévoit 400 ventes, au prix de 7,23 millions de yens (50 000 euros) pièce, au Japon sur les douze prochains mois. La Mirai peut effectuer 650 kilomètres avec un plein d'hydrogène effectué en 3 minutes. Cependant, le Japon ne compte que 41 stations de distribution d'hydrogène installées ou en construction, et quelques dizaines sont programmées en Californie et dans des pays d'Europe du Nord[4].

Hyundai-Kia commercialise déjà un modèle, le ix35 Fuel Cell. Honda vient de confirmer le lancement de sa première berline fonctionnant à l’hydrogène début 2016 qui sera dotée, selon le constructeur, d’une autonomie de 700 kilomètres. Enfin, Renault-Nissan, Ford et Daimler ont scellé un partenariat dans la technologie hydrogène[5].

Projets[modifier | modifier le code]

En France[modifier | modifier le code]

La Banque publique d'investissement (BPIfrance) a annoncé en juillet 2015 sa participation au financement du projet de développement d’une chaîne de traction hydrogène pour véhicules lourds baptisé Hytrac, à hauteur de 10,8 millions d’euros sur les 26 millions de coût total. Ce projet cible les bus, camions de livraison ou encore engins de chantier et appartient au programme des investissements d’avenir. Il repose sur une pile à combustible produisant de l’électricité à partir d’hydrogène stocké dans le véhicule, avec une autonomie plus importante que les solutions basées sur des batteries. Hytrac réunit de nombreuses expertises françaises sur l’hydrogène, notamment Symbio FCell sur la pile à combustible, Green GT pour le groupe motopropulseur et McPhy Energy sur la production d’hydrogène par électrolyse et le stockage. Tronico, spécialiste de l’électronique de puissance, est le chef de file du projet, qui entend proposer ses solutions dès 2018[6].

Dans le cadre du projet de Nouvelle France industrielle, revisité par Emmanuel Macron en mai 2015, un groupe sur l’hydrogène a été mis en place, piloté par Florence Lambert, du CEA, avec pour objectif de  parvenir à déployer 100 stations de recharge sur le territoire français à l’horizon 2018. Plutôt que de cibler un marché de masse, les industriels visent d’abord une utilisation plus professionnelle : véhicules de livraisons, taxis, flottes de sociétés. Le principal obstacle est le coût de l’infrastructure (1 million d’euros par station), du transport et stockage de l’énergie. Des industriels misent aussi sur la complémentarité entre l’électrique et l’hydrogène : Renault propose depuis l’automne 2014 des utilitaires Kangoo électriques dotés d’une pile à combustible qui fonctionne comme un prolongateur d’autonomie[7].

Le à Bordeaux, a été présenté au grand public « Alpha », le premier vélo à assistance électrique (VAE) fonctionnant à l'hydrogène et fabriqué en série[8].

Le conseil départemental de la Manche a été la première collectivité publique française à s'équiper d'une station-service et d'une flotte de véhicules hydrogène[9].

En Allemagne[modifier | modifier le code]

Le gouvernement allemand s'est fixé un ambitieux objectif pour 2020 : disposer de 1 million de véhicules électriques, en misant notamment sur la pile à combustible. Une initiative a été lancée en 2008 pour favoriser l'usage de l'hydrogène dans l'économie, notamment dans les transports. Une enveloppe de 700 millions d'euros d'argent public, couplée à une somme identique venant de l'industrie, a été investie entre 2008 et 2015, une bonne moitié de la somme étant dédiée à des projets dans la mobilité. Une enveloppe supplémentaire de 160 millions d'euros pour les années 2016 à 2018 est déjà budgétisée. Mais les progrès sont encore très modestes : le parc automobile équipé de cette technologie est à peine de 100 véhicules outre-Rhin en septembre 2015, et le nombre de stations de recharge à hydrogène, implantées dans les grandes villes n'est encore que de 19 au début septembre 2015 et devrait atteindre 25 fin 2015, alors que l'objectif des pouvoirs publics était de 50 stations fin 2015 ; un parc de 400 stations est visé pour 2023 ; mais les constructeurs ne proposent encore qu'un modèle : la Mercedes Classe B ; Mercedes a repoussé en 2017 le lancement d'un second modèle ; Toyota commence à commercialiser sa Mirai en Europe[10].

Aux États-Unis[modifier | modifier le code]

Pour son premier discours sur l'état de l'Union, en 2003, George W. Bush avait parié sur la voiture à hydrogène. Douze ans et 1,5 milliard de dollars de subventions plus tard, les premières voitures à hydrogène font leur apparition sur le marché américain. Elles sont surtout le fait des constructeurs asiatiques : Hyundai avec sa Tucson et Toyota avec sa Mirai. La Californie a montré la voie : d'ici 2025, les constructeurs devront vendre au moins 15 % de véhicules propres. Le « Golden State » a par ailleurs choisi de promouvoir particulièrement la voiture à hydrogène, avec un système de crédits de CO2 et un bonus à l'achat deux fois plus élevé que pour la voiture électrique. L'état finance enfin la construction de 100 stations de chargement d'hydrogène, dont 50 à la fin 2016, pour un total de 200 millions de dollars. Le département de l'Énergie fédéral investit depuis quinze ans dans l'hydrogène, et consacre aujourd'hui 100 millions de dollars par an dans les piles à combustible ; ses projets ont permis de réduire de 50 % le coût des piles à combustible servant au transport depuis 2006, de doubler leur autonomie, et de diviser par cinq la quantité de platine utilisée ; il cherche désormais à réduire l'empreinte carbone de ces véhicules, en produisant l'hydrogène à partir de sources renouvelables, comme l'eau ou le vent[11].

Exemple de véhicules à hydrogènes

Critiques[modifier | modifier le code]

Les critiques affirment que le temps nécessaire pour surmonter les obstacles techniques et économiques à l'utilisation des voitures à hydrogène à grande échelle est susceptible de durer au moins plusieurs décennies, les véhicules à hydrogène pourraient ne jamais devenir largement disponibles[12],[13]. Mettre l'accent sur l'utilisation de la voiture à hydrogène occulterait des solutions plus faciles à mettre en œuvre pour réduire l'utilisation de combustibles fossiles dans les véhicules[14]. En mai 2008, le magazine Wired indique que « les experts disent que cela prendra 40 ans ou plus avant que l'hydrogène ait un impact significatif sur la consommation d'essence ou le réchauffement de la planète, et nous ne pouvons nous permettre d'attendre aussi longtemps. Dans l'intervalle, les piles à combustible détournent les ressources de solutions plus immédiates »[15].

K. G. Duleep déclare qu'« il existe de solides arguments pour la poursuite des améliorations du rendement énergétique des technologies conventionnelles à un coût relativement faible »[16]. Le documentaire de 2006, Qui a tué la voiture électrique ? (en), présente également des critiques envers les moteurs à hydrogène. Selon l'ancien employé du département de l'Énergie des États-Unis Joseph J. Romm (en), « une voiture à hydrogène est l'un des moyens les plus chers et les moins efficaces pour réduire l'effet de serre ». Lorsqu'on lui demande quand est-ce que les voitures à hydrogène seront largement disponibles, Romm répond : « pas dans notre vie, et très probablement jamais »[16]. Le Los Angeles Times écrit, en février 2009, que « la technologie des piles à combustible hydrogène ne marchera pas dans les voitures. […] De quelque façon qu'on prenne le problème, l'hydrogène est un moyen médiocre pour déplacer les voitures »[17].

The Economist, en septembre 2008, cite Robert Zubrin, l'auteur d'Energy Victory (en) (La Victoire de l'énergie), en disant que « l'hydrogène est à peu près la pire carburant possible pour les véhicules ». Le magazine note l'abandon par la Californie de ses objectifs précédents : « en Mars 2008, le California Air Resources Board, agence du gouvernement de l'État de Californie et indicateur pour les gouvernements des États américains, a changé son exigence pour le nombre de véhicules propres (ZEV) devant être construits et vendus en Californie entre 2012 et 2014. Le mandat révisé permet aux fabricants de se conformer aux règles en construisant davantage de voitures électriques à batterie à la place de véhicules à pile à combustible ». Il est également fait mention que la majeure partie de la production d'hydrogène émet autant de carbone que certaines des voitures à essence actuelles. D'autre part, si l'hydrogène peut être produit à partir d'énergies renouvelables, « il serait certainement plus facile de tout simplement d'utiliser cette énergie pour recharger les batteries de véhicules électriques ou hybrides »[18]. L'analyste Alan Baum déplore que « le problème numéro un de la pile à combustible, c'est le coût de la technologie. Ensuite, il n'y a pas d'infrastructures. C'est bien de pouvoir faire son plein en cinq minutes, mais le problème, c'est qu'il n'y a que quatorze stations de recharge dans tout l'État de Californie »"[19]. Plus de 1 500 commandes au Japon ont été passées pour la Mirai de Toyota, soit plus du triple prévu, mais la firme ne dispose que d'une quarantaine de stations de recharge. Il avait été envisagé une production de l'hydrogène dans le véhicule, mais cette solution a été abandonnée[19].

Le Washington Post pose en novembre 2009 la question : « pourquoi voudriez-vous stocker l'énergie sous forme d'hydrogène et ensuite utiliser l'hydrogène pour produire de l'électricité pour un moteur, alors que l'énergie électrique est déjà prête à être tirée de prises de courant partout en Amérique et stockée dans des batteries d'automobiles ? »[20]. Une étude de décembre 2009 de l'université de Californie à Davis, publiée dans le Journal of Power Sources, a constaté qu'au cours de leur vie, les véhicules à hydrogène émettent plus de carbone que les véhicules à essence[21]. Ceci est en accord avec une analyse de 2014[22]. The Motley Fool (en) déclare en 2013 qu'« il existe encore des obstacles relatifs au coût prohibitif du transport, du stockage, et surtout, de la production » d'hydrogène[23].

Rudolf Krebs de Volkswagen déclare en 2013 que « peu importe la qualité des voitures que vous produisez, les lois de la physique entravent leur efficacité globale. Le moyen le plus efficace pour convertir l'énergie pour la mobilité est l'électricité ». Il précise que l'utilisation de l'hydrogène pour se déplacer « n'a de sens que si vous utilisez l'énergie verte », mais que la génération d'hydrogène se fait « avec de faibles rendements »« l'on perd environ 40 pour cent de l'énergie initiale ». On doit ensuite comprimer l'hydrogène et le stocker sous haute pression dans les réservoirs, ce qui utilise encore plus d'énergie. Pour finir, « on doit convertir l'hydrogène en électricité dans une pile à combustible avec une autre perte d'efficacité ». Krebs conclut qu'« à la fin, des cent pour cent de l'énergie électrique originelle, on se retrouve avec 30 à 40 pour cent »[24]. Elon Musk, président et directeur de la production du constructeur de véhicules électriques Tesla Motors, juge la technologie des voitures à hydrogène « particulièrement idiote » car la production d'hydrogène consomme elle-même beaucoup d'énergie. Il dit que « si on compare à un panneau solaire pour recharger directement une batterie, c'est moitié moins efficace »[19].

Le Business Insider commente :

« L'hydrogène pur peut être obtenu industriellement, mais il faut de l'énergie. Si cette énergie ne provient pas de sources renouvelables, les voitures à pile à combustible ne sont alors plus aussi propres qu'elles ne le semblaient. […] Un autre défi est le manque d'infrastructures. Les stations-service ont besoin d'investir pour pouvoir remplir des réservoirs d'hydrogène avant que les véhicules à pile à combustible ne puissent être utilisés, et il est peu probable que beaucoup vont le faire alors qu'il y a si peu de clients sur la route aujourd'hui. […] Le manque d'infrastructures est aggravé par le coût élevé de la technologie. Les piles à combustible sont « encore très, très chères »[25]. »

En 2014, Joseph Romm consacre trois articles afin de récapituler ses critiques à propos des véhicules à hydrogène. Il affirme que ces véhicules n'ont pas encore surmonté les problèmes suivants : leur coût élevé, le coût élevé du ravitaillement et le manque d'infrastructures de livraison du carburant, et note qu'« il faudrait plusieurs miracles pour surmonter tous ces problèmes simultanément dans les décennies à venir »[26],[27]. Le plus important dit-il, est que « les véhicules à hydrogène ne sont pas verts » en raison des fuites de méthane lors de l'extraction du gaz naturel et car 95 % de la production de l'hydrogène se fait en utilisant le procédé de reformage à la vapeur (vaporeformage). Il conclut que les énergies renouvelables ne peuvent être utilisées pour fabriquer de l'hydrogène pour une flotte de véhicules à hydrogène « que ce soit maintenant ou dans le futur »[28]. Un analyste de GreenTech Media (en) arrive aux mêmes conclusions en 2014[29]. En 2015, Clean Technica liste certains des inconvénients de véhicules à pile à combustible à hydrogène[30]. Car Throttle (en) fait de même[31]. Un autre auteur de Clean Technica conclut que « tandis que l'hydrogène peut avoir un rôle à jouer dans le domaine du stockage de l'énergie (en particulier du stockage saisonnier), il semble être une impasse quand on parle de véhicules grand public »[32].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. La fin de la voiture à hydrogène, sur carfree.fr, 1er septembre 2008 (consulté le 22 février 2014).
  2. Le mythe de l’économie hydrogène de Jeremy Rifkin, sur carfree.fr, 4 février 2013 (consulté le 22 février 2014).
  3. a et b Florence Bauchard et Denis FainsilberToyota fait le pari de l'hydrogène…, Les Échos, 12 février 2015 (consulté le 19 février 2015)
  4. Toyota va commercialiser sa « voiture du futur », Les Échos, 19 novembre 2014.
  5. Ce que prépare la concurrence, Les Échos, 19 novembre 2014.
  6. Hydrogène véhicule - BPIfrance au tour de table d’Hytrac, La lettre des énergies renouvelables, 29 juillet 2015.
  7. La France se penche sur le potentiel de la voiture à hydrogène, Les Échos, 9 septembre 2015.
  8. Véronique Fourcade, « Voici Alpha, le premier vélo électrique à hydrogène, né à Biarritz », Sud Ouest,‎ (consulté le 13 octobre 2015)
  9. « Saint-Lô : inauguration de la première station de distribution d’hydrogène Air Liquide pour une collectivité locale française », sur www.airliquide.com, Air Liquide,‎ =26 janvier 2015 (consulté le 11 février 2016).
  10. En Allemagne, un parc de pompes à hydrogène encore très limité, Les Échos, 10 septembre 2015.
  11. Voiture à hydrogène : les Etats-Unis en embuscade, Les Échos, 22 décembre 2015.
  12. (en) David Talbot, « Hell and Hydrogen », sur MIT Technology Review,‎ .
  13. (en) Jeremy P. Meyers, « Getting Back into Gear: Fuel Cell Development after the Hype », Interface,‎ , p. 36–39 (ISSN 1064-8208, lire en ligne).
  14. (en) Charlie White, « Hydrogen fuel cell vehicles are a fraud », sur Dvice TV,‎
  15. (en) Chuck Squatriglia, « Hydrogen Cars Won't Make a Difference for 40 Years », sur [[Wired (magazine)|]],‎ .
  16. a et b (en) Robert S. Boyd, « Hydrogen cars may be a long time coming », sur McClatchy Newspapers,‎ .
  17. (en) Dan Neil, « Honda FCX Clarity: Beauty for beauty's sake », Los Angeles Times,‎ (ISSN 0458-3035, lire en ligne).
  18. (en) Phil Wrigglesworth, « The car of the perpetual future », The Economist (Technology Quarterly),‎ (ISSN 0013-0613, lire en ligne).
  19. a, b et c « Elon Musk : la voiture à hydrogène est "particulièrement idiote" », sur Le Point,‎ .
  20. (en) Curt Suplee, « Hydrogen-powered car still seems improbable », The Washington Post,‎ (ISSN 0190-8286, lire en ligne).
  21. (en) Dena Cassella, « Hydrogen Cars' Lifecycle Emits More Carbon Than Gas Cars, Study Says », sur Digital Trends (en),‎ .
  22. (en) Julian Cox, « Time To Come Clean About Hydrogen Fuel Cell Vehicles », sur Clean Technica (en),‎ .
  23. (en) Maxx Chatsko, « 1 Giant Obstacle Keeping Hydrogen Fuel Out of Your Gas Tank », sur The Motley Fool (en),‎ .
  24. (en) Sebastian Blanco, « VW's Krebs talks hydrogen, says 'most efficient way to convert energy to mobility is electricity' », sur Autoblog (en),‎ .
  25. (en) Alex Davies, « Honda Is Working On Hydrogen Technology That Will Generate Power Inside Your Car », sur Business Insider,‎ .
  26. (en) Joe Romm, « Tesla Trumps Toyota Part II: The Big Problem With Hydrogen Fuel Cell Vehicles », sur CleanProgress.com,‎ .
  27. (en) Joe Romm, « Tesla Trumps Toyota 3: Why Electric Vehicles Are Beating Hydrogen Cars Today », sur CleanProgress.com,‎ .
  28. (en) Joe Romm, « Tesla Trumps Toyota: Why Hydrogen Cars Can’t Compete With Pure Electric Cars », sur CleanProgress.com,‎ .
  29. (en) Tam Hunt, « Should California Reconsider Its Policy Support for Fuel-Cell Vehicles? », sur GreenTechMedia.com,‎ .
  30. (en) Nicholas Brown, « Hydrogen Cars Lost Much Of Their Support, But Why? », sur Clean Technica,‎ .
  31. (en) « Engineering Explained: 5 Reasons Why Hydrogen Cars Are Stupid », sur Car Throttle (en),‎ .
  32. (en) Glenn Meyers, « Hydrogen Economy: Boom or Bust? », sur Clean Technica,‎ .

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Beuzit Pierre, Hydrogène : l'avenir de la voiture ?, l'Archipel, 2007

Liens externes[modifier | modifier le code]