Véhicule à hydrogène, pour aujourd’hui ou pour demain ?

Inépuisable, l’hydrogène se présente comme un vecteur électrique vert : sauf qu’il n’est pas encore propre de l’atome à la roue, au regard de son extraction. Quant à son coût, il n’en fait pas non plus le véhicule de monsieur tout le monde de si tôt. Focus sur le véhicule à hydrogène.

Le principe du véhicule à hydrogène

Le véhicule à hydrogène est aussi un véhicule électrique : la pile à combustible est une véritable petite usine électrique embarquée dans le véhicule, qui crée une réaction d’oxydation avec de l’oxygène, générant un courant qui alimente un moteur électrique. Le seul rejet de cette réaction est de l’eau ! Sauf que ce n’est pas si simple.

Fonctionnement du véhicule à hydrogène

Une énergie inépuisable

L’hydrogène (H) est l’élément chimique le plus simple : son noyau se compose d’un unique proton et son atome ne compte qu’un électron. C’est aussi l’élément le plus abondant de l’univers : 75% en masse et 90% en nombre d’atomes. Sur Terre, l’hydrogène entre dans la composition de l’eau (H2O) et dans celle de la matière vivante. En soi, une énergie inépuisable.

Vecteur d’énergie propre

L’hydrogène est un vecteur d’énergie au même titre que l’électricité. Et avec une puissance très intéressante : la combustion d’1 kg d’hydrogène libère presque 4 fois plus d’énergie que celle d’1 kg d’essence et ne produit que de l’eau.

L’extraction de l’hydrogène, l’inconvénient du voiture hydrogène

Mais sur Terre, l’hydrogène n’existe pas à l’état pur. Il est toujours lié aux molécules d’eau, d’hydrocarbures, de biomasse végétale ou animale. Il faut donc l’extraire de ces énergies primaires. C’est là que lhydrocarbures

Il y a deux façons d’extraire l’hydrogène :

• le vaporeformage de gaz méthane
• ou la gazéification de matériaux organiques, et l’électrolyse de l’eau via l’électricité.

Autrement-dit, la production d’hydrogène fait appel soit à une énergie fossile avec un procédé émetteur de dioxyde de carbone, soit à une électricité plus ou moins verte.

La biomasse

La biomasse (bois, paille) a intrinsèquement pour avantage d’avoir un bilan effet de serre neutre : la biomasse est gazéifiée à la vapeur d’eau. Le “gaz de synthèse” obtenu est certes constitué de monoxyde de carbone et de dihydrogène. Mais le bilan est identique à celui émis par la dégradation naturelle de cette biomasse si elle n’avait pas été gazéifiée.

Les gisements naturels

Les autres sources potentielles sont l’hydrogène existant à l’état naturel dans certaines couches terrestres qui accumulent et dégazent de l’hydrogène. En revanche, le même type de gisement présent dans les chaînes volcaniques sous-marines est inatteignable.

Autre source encore, imiter le procédé de micro-algues et bactéries, qui produisent de l’hydrogène à partir de la lumière et d’enzymes spécifiques : du biomimétisme au stade de la recherche.

Véhicule à hydrogène : carburant complexe

La question du stockage

L’hydrogène est le gaz le plus léger de l’Univers, qui occupe un volume important : un litre d’hydrogène ne pèse que 90 mg, il est 11 fois plus léger que l’air. Et à pression atmosphérique, le stockage d’un seul kilo d’hydrogène nécessite un volume de 11m3, soit l’équivalent du coffre d’un gros camion, ce kilo d’hydrogène ne lui permettant de parcourir qu’une centaine de kilomètres. Outre son volume, l’hydrogène est volatile et inflammable.

Quelle est l’autonomie d’un véhicule à hydrogène ?

Pour les voitures, l’option retenue par les constructeurs est le stockage à haute pression (à 700 bars, soit 700 fois la pression atmosphérique) permet de stocker 5 kilos d’hydrogène, représentant entre 500 et 600 kilomètres d’autonomie.

Aussi, l’hydrogène stocké sous forme solide au sein de matériaux ou hydrorures métalliques en est au stade de la recherche, au regard de la faible quantité d’hydrogène aujourd’hui stockable selon ce procédé.

Une utilisation spatiale

Le stockage sous forme liquide (-252,87°C ) à basse pression est réservé à l’aérospatial, une technologie de pointe qui alimente le moteur central de la fusée Ariane, avec 162  tonnes d’hydrogène liquide embarqués, avec pour triple avantage sa puissance de propulsion, sa légèreté, et le fait que l’hydrogène soit inflammable au contact de l’oxygène n’est plus une donne importante dans l’espace.

Quels sont les véhicules à hydrogène grand public aujourd’hui en France ?

Quelles sont les voitures à hydrogène dans le monde ?

Aujourd’hui, de grands constructeurs ont développé des modèles de voiture à hydrogène : Honda, Hyundai, Toyota.

Véhicule à hydrogène en France

En France, la “Nouvelle France industrielle” ou 4ème révolution industrielle lancée en 2013, comprend un pôle hydrogène.

Outre Air Liquide et la fusée Ariane, plusieurs entreprises se sont lancées dans l’hydrogène : Michelin et l’équipementier automobile Faurecia ont créé l’entreprise Symbio, qui convertit un parc de Kangoo de Renault à l’hydrogène. Objectif de Symbio, fournir un quart du marché des piles à combustible pour véhicules à hydrogène d’ici à 2030. Quant à la société de taxis Hype, elle roule à Paris à l’hydrogène, soit une centaine de véhicules.

Les transports en commun et véhicules à hydrogène écologiques

Plusieurs collectivités publiques se sont déjà engagées dans l’hydrogène pour des flottes captives : c’est le cas de la région Auvergne-Rhône-Alpes, dans le cadre de son projet « Zero Emission Valley », avec deux bornes de recharge à Chambéry, respectivement au parc du Verney (à proximité de la gare routière) et à Savoie Technolac (pôle de haute technologie près de l’aéroport).

En France, la toute première ligne d’autobus à hydrogène a vu le jour à Pau, via le partenariat entre la filiale d’Engie GNVert et la ville. D’autres villes (Rouen, Jouy-en-Josas) l’adoptent à leur tour. Quant à la première ligne ferroviaire, elle a été inaugurée par Alstom en Allemagne, pour éviter d’électrifier une zone de Basse-Saxe jusqu’alors équipée de trains au diesel.

Et en novembre 2021, toujours en région Auvergne-Rhône-Alpes, a été lancée la toute première station d’hydrogène à biomasse : à Montmarault, la société commune SAS Pôle Bourbonnais développe la production d’hydrogène via la biomasse locale, à destination de bus et bennes à ordures ménagères. Un projet qui devrait être dupliqué en Côte d’Or et en Franche-Comté.

Quels sont les avantages des véhicules à hydrogène ?

Transport routier et de personnes

Au regard de son coût actuel (70 000 euros) et de la faiblesse du parc de recharges, le véhicule individuel à hydrogène reste d’un usage confidentiel, en dépit de son autonomie et de sa conduite souple et silencieuse. L’avenir de cette technologie concerne essentiellement les véhicules utilitaires lourds.

Un transport plus propre

Quant à son effet positif sur le réchauffement climatique, il est lié au développement de la technologie des piles à combustible. Aujourd’hui, la principale méthode d’extraction de l’hydrogène étant la vaporeformage, celle-ci est, au mieux, neutre pour l’environnement. Une technologie work in progress.

Les applications industrielles

Si c’est un petit nouveau dans le secteur routier et automobile, l’hydrogène a d’ores et déjà de nombreuses applications industrielles : il sert, par exemple, à éliminer le soufre présent dans le pétrole, afin de produire des carburants plus propres pour l’environnement.

L’hydrogène sert aussi de réactif dans bien des applications industrielles : grâce à l’hydrogène, nos écrans plats sont d’une pureté impeccable.