L’hydrogène, le carburant du futur ?

Découvrir • Pulse #5 • 6 min
Par Julien Thèves

La mobilité à hydrogène a le vent en poupe. Partout dans le monde, des bus alimentés au gaz H commencent à circuler dans les villes. Leur atout : ils ne polluent pas, ne font pas de bruit, se rechargent rapidement et ont une plus grande autonomie qu’un véhicule à batteries. Et si l’hydrogène était l’avenir de la mobilité partagée ?

pour approfondir

La Grande Histoire de la Mobilité à Hydrogène

3 min

Le secteur des transports est l’un des plus importants émetteurs de CO2 mondiaux. Rien qu’en France, 120 millions de tonnes de CO2 (Source) sont rejetées chaque année dans l’atmosphère, du fait essentiellement des voitures et des poids lourds. En ville, le niveau des polluants a atteint un stade critique. Les véhicules thermiques émettent du dioxyde de carbone, des oxydes d’azote (NOx) et des particules fines. Heureusement, ils roulent, de plus en plus, au gaz ou à l’électrique. Toutes ces innovations sont intéressantes mais, bien entendu, aucune n’est la panacée. Le gaz naturel est une énergie fossile qui s’épuise et le biogaz, issu de la biomasse, n’est pas encore produit en grande quantité. Quant aux véhicules électriques, ils sont très consommateurs de métaux rares tel le lithium pour leurs batteries. Cependant, un nouveau vecteur énergétique prend peu à peu sa place sur le devant de la scène : l’hydrogène.

L’HYDROGÈNE, QU’EST-CE QUE C’EST ?
C’est l’un des éléments les plus simples et les plus abondants de l’univers (75 % en masse et 92 % en nombre d’atomes). Pourtant, il n’existe quasiment pas à l’état pur sur Terre : dans la nature, c’est sous la forme de dihydrogène (H2) qu’il est le plus présent. Associé à l’oxygène, il forme alors une molécule d’eau (H20). Dans l’industrie, l’hydrogène sert essentiellement à la production d’ammoniac (nécessaire aux engrais) et au raffinage de produits pétroliers. Les secteurs de la métallurgie, de l’électronique, du verre et du textile en sont également très consommateurs.

Une force applicable aux machines

Deux cents ans après l’intuition de l’ingénieur français Philippe Lebon, qui pensait que le “gaz hydrogène” serait un jour “une force applicable aux machines”, des voitures, des bus, des trains, des camions… et même des vélos roulent au gaz H !
Comment ça marche ? L’hydrogène est très présent dans l’univers, mais rarement à l’état pur. Pour obtenir ce précieux gaz, il existe plusieurs méthodes. Largement utilisé dans l’industrie, l’hydrogène peut être produit par vaporeformage du gaz naturel, que l’on transforme en H2 grâce à de la chaleur et de la vapeur d’eau. On peut aussi opter pour une solution plus écologique qui ne rejette pas de CO2 dans l’atmosphère : l’électrolyse de l’eau. En faisant passer du courant électrique dans de l’eau, on “casse” la molécule d’eau (H20) et on libère du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2). L’hydrogène ainsi obtenu est ensuite comprimé et stocké dans un réservoir à haute pression, au sein d’un véhicule. Quand on met le contact du moteur, l’hydrogène traverse alors une pile à combustible et y rencontre de l’oxygène : la réaction inverse à l’électrolyse de l’eau se produit ! De l’électricité est recréée, tout en libérant uniquement de la chaleur et de la vapeur d’eau. En somme, un véhicule alimenté à l’hydrogène roule à l’électrique… mais avec quelques différences notables. Ses réservoirs à hydrogène sont beaucoup moins lourds et volumineux que les batteries d’un véhicule 100 % électrique. Son temps de charge est de 10 à 30 minutes, contre plusieurs heures pour charger les batteries d’un bus électrique. Par ailleurs, son autonomie est plus importante : plus de 300 km, contre seulement 250 km en moyenne pour le bus électrique traditionnel. Bien entendu, il est tout aussi silencieux que son cousin (environ le niveau sonore d’une conversation normale). Plus bénéfique encore, quand l’électricité utilisée est d’origine renouvelable (éolienne ou solaire, par exemple), l’hydrogène est dit “vert”. Il permet alors de “stocker” de l’électricité d’origine intermittente pour une utilisation future – en tant que carburant dans un bus, par exemple.

Quand on arrive en ville

En France, dans les Yvelines, le premier bus à hydrogène relie Versailles à Jouy-en-Josas, depuis septembre 2019, sans émettre la moindre pollution. À Pau, Fébus (flotte de huit véhicules) traverse l’agglomération grâce à de l’hydrogène produit localement. Dans le Pas-de-Calais, ce sont six bus à hydrogène qui assurent la liaison entre Auchel et Bruay-la-Buissière. Ailleurs, comme au Mans, à Chaumont, à Dijon ou à Lyon, les projets se multiplient. Ces bus non polluants reviennent certes plus cher qu’un bus classique, mais beaucoup moins qu’un train. En Europe, c’est donc l’effervescence. Anvers, Oslo, Londres, Birmingham, Aberdeen, Hambourg, Cologne, Rome, Milan, Reykjavik, Riga… toutes ces villes déploient des bus à hydrogène grâce au soutien de programmes européens ou nationaux. En 2022, on prévoit que près de 600 bus à hydrogène seront en service sur le continent. Et il n’y a pas que le bus ! La flotte de taxis Hype propose déjà aux Parisiens de rouler à l’hydrogène. Les vélos à hydrogène sont entrés à Chambéry et à Laval, le train à hydrogène circule déjà en Allemagne, les États-Unis inventent le camion à hydrogène (voir aussi « La grande histoire de la mobilité hydrogène »), tandis qu’une navette fluviale est expérimentée à Nantes… De fait, ce nouveau vecteur énergétique est au cœur d’une intense mobilisation économique et politique. En Asie, notamment, on y est particulièrement sensible. La Chine fait rouler des trains à l’hydrogène. Par ailleurs, le gouvernement chinois a stoppé toutes ses subventions sur les batteries électriques pour les reporter sur l’hydrogène. En Corée du Sud, d’ici dix ans, tous les bus devront rouler à l’électrique – et cela se fera en partie avec de l’hydrogène. Quant au Japon, 100 bus H seront présents aux Jeux Olympiques de 2020. À terme, l’archipel vise 900 stations en 2030 et 80 000 véhicules en circulation.

Diminuer les coûts financiers et environnementaux

À l’heure actuelle, les électrolyseurs produisent de l’hydrogène au prix de 10 euros le kilo… ce qui revient quand même, pour un bus, à 80 euros les 100 kilomètres (contre seulement 20 euros dans le cas du bioGNV). À terme, avec l’industrialisation de la filière, les piles à combustible embarquées dans les véhicules devraient voir leur coût baisser : certaines sont d’ores et déjà produites en France par Symbio, entreprise rachetée récemment par Michelin. Du côté des constructeurs de bus (Solaris, Van Hool, Safra, Caetano…), on s’active aussi pour proposer des bus à hydrogène de 12 mètres de long à un coût attractif : ceux-ci valent environ 650 000 euros, mais des commandes groupées (à partir de 100 unités) pourraient faire baisser le prix à 450 000 euros, selon Keolis. À ce jour, si l’on additionne l’ensemble des coûts, le TCO d’un bus à hydrogène (total cost of ownership, ou coût total de possession), reste élevé : deux fois et demie supérieur à celui d’un véhicule diesel.

Créer un écosystème favorable

Seule la mobilisation de l’ensemble des acteurs permettra de faire baisser les coûts. En Europe, les projets de “vallées à hydrogène” impulsés par le FCH JU (Source) vont dans ce sens : quatre régions européennes, dont deux françaises (Auvergne-Rhône-Alpes, Normandie, Aragon et Pays-Bas du Nord) se sont unies en 2019 pour créer sur leur territoire un environnement propice à la mobilité hydrogène : électrolyseurs, installation de stockage de l’hydrogène, réseaux de stations, flottes de véhicules, etc. Au total, près de 250 initiatives sont répertoriées et soutenues par l’UE (Source). Aux Pays-Bas, il est prévu de réutiliser une partie des gazoducs pour transporter l’hydrogène fabriqué à partir de l’électricité issue des éoliennes offshore. En Allemagne, un programme de R&D de 1,4 milliard d’euros sur dix ans a été adopté : il doit déclencher 2 milliards d’euros d’investissements privés. Ailleurs, des pays se positionnent pour massifier la production d’hydrogène, tel le Chili qui dispose de ressources exceptionnelles en énergie solaire et pourrait un jour exporter de l’hydrogène par voie maritime. Car l’hydrogène a une qualité majeure : fabriqué à partir de l’électricité, il peut être stocké pour un usage futur. Et ainsi capter pour plus tard les énergies intermittentes et renouvelables issues du soleil et du vent…

À LIRE AUSSI

Quelles alternatives au diesel ?

Quelles alternatives au diesel ?

Après des années fastes, le diesel se retrouve aujourd’hui au cœur des enjeux d’environnement et de santé publique. Responsable d’émissions de CO2, ce carburant participe activement au réchauffement climatique. Il pollue à l’échelle locale, relâchant oxydes d’azote et particules fines, tous deux nocifs. Panorama des solutions alternatives existantes.

Pulse #2 2 min
La puissance de l'électromobilité

La puissance de l’électromobilité

Les bus électriques pourraient être sur le point de déclencher une trans- formation des usages de mobilité qui limitera l’autosolisme – offrant la promesse d’espaces de vie nouveaux dans des villes de plus en plus denses.

Pulse #2 6 min