Véhicules à hydrogène, la mobilité du futur ? 03 mai 2023
La voiture à hydrogène utilise une pile à combustible pour créer son énergie motrice. Tantôt décriée, tantôt présentée comme l’avenir de la voiture, elle déchaîne les passions, comme la voiture électrique dont elle est à ce jour la challenger. Gest’Europe se penche aujourd’hui sur le dossier et vous explique de A à Z son fonctionnement, ses avantages et inconvénients et les espoirs qu’elle suscite (ou pas !) auprès des constructeurs. Prenons la route à l’hydrogène !
De l’eau à la voiture, zoom sur l’hydrogène
Produire de l’énergie propre est un enjeu majeur pour l’humanité. Avec des besoins en croissance constante et l’injonction environnementale de réduire la pollution, le défi est double !
Dans le secteur des transports, les alternatives aux énergies fossiles, hautement polluantes, émergent depuis quelques années avec les voitures électriques, les biocarburants, les carburants de synthèse et la filière hydrogène.
Partons aux sources de l’hydrogène, si je puis dire, afin de bien comprendre pourquoi il suscite autant d’espoirs, car ce gaz léger pourrait bien révolutionner nombre de secteurs énergivores dans les années à venir.
Présent en abondance dans l’Univers, on le trouve sur notre planète essentiellement dans l’eau, où chaque molécule du précieux élément est constituée de 2 atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, le fameux H2O.
Combiné avec d’autres éléments et sous d’autres formules chimiques, il est déjà employé dans de nombreux secteurs industriels depuis le 19e siècle, notamment pour le raffinage des produits pétroliers, la fabrication d'ammoniac, de méthanol…
Cependant, si cette énergie renouvelable représente actuellement moins de 5 % de la consommation mondiale d’énergie, elle semble prometteuse pour la transition énergétique.
En effet, elle fournit une énergie totalement décarbonée, de quoi donner le sourire au secteur automobile qui mise sur la voiture à pile à combustible à hydrogène pour remplacer les véhicules thermiques.
Principe du moteur à hydrogène
Propulsé électriquement, le véhicule à hydrogène utilise l’énergie de traction générée par une pile à combustible (PAC). Cette forme d’accumulateur comporte une borne positive, une borne négative et un électrolyte entre les deux.
La réaction électrochimique transforme l’hydrogène et l’oxygène et crée un courant continu qui alimente la batterie ou le moteur.
Le dégagement de chaleur induit par ce processus produit également de la vapeur d’eau qui s'évacue dans l’atmosphère.
La voiture est équipée d’un réservoir à hydrogène pour approvisionner la pile. Par ailleurs, elle est complétée par des batteries de petites capacités qui récupèrent et stockent l’électricité ainsi que l’énergie cinétique du freinage. Ces réservoirs d’énergie tampon apportent un surplus de puissance utile, entre autres, à l’accélération.
Ses avantages et inconvénients
La technologie de la voiture à pile à combustible à hydrogène est plus complexe que celle de la voiture 100 % électrique. Mais toutes deux présentent des points positifs et négatifs. Commençons par les bonnes nouvelles !
Praticité de l’hydrogène
L’hydrogène est un gaz non polluant et ses risques d’inflammabilité sont maîtrisés, comme le GPL.
Les réservoirs se rechargent dans des stations-service dédiées à l’hydrogène. Faire le plein demande aussi peu de temps que faire un plein d’essence ou de diesel.
La voiture à hydrogène marque un point face à sa rivale, mais les stations de recharge électriques ultra rapides arrivent sur le marché. Bientôt, il ne faudra plus que quelques minutes pour retrouver la quasi-totalité de l’autonomie du véhicule.
Énergie verte pour véhicule propre
L’hydrogène est produit grâce à deux procédés.
● par vaporeformage : de la vapeur d’eau à haute température et sous forte pression est injectée dans du gaz naturel pour dissocier les atomes,
● par électrolyse de l’eau : l’hydrogène et l'oxygène sont séparés par un courant électrique.
Avec l’utilisation de biogaz pour le vaporeformage ou d’électricité renouvelable (éolienne ou solaire) pour l’électrolyse, on obtient un hydrogène vert, une énergie 100 % renouvelable qui ne rejette rien d’autre que de l’eau. Exit CO2 et particules fines !
Cette solution est malheureusement encore 2 fois plus onéreuse que la production d’hydrogène carboné.
Alors, même si ce dernier est propre et sa production moins polluante que celle des carburants d’origine fossile, de gros efforts sont encore à faire sur ce volet.
Une autonomie digne d’une motorisation thermique
Côté sensations, la voiture à hydrogène est semblable à la voiture électrique, elle offre le confort d’une conduite sans bruit.
Toutefois, elle se distingue par ses performances en termes d’autonomie, puisque les premiers modèles affichent de 700 à plus de 1 300 km avec un plein, quand la Tesla Model S parcourt au maximum 650 km avec une charge complète.
Néanmoins, le développement de ce type de véhicules verts connaît quelques freins.
Le stockage de l’hydrogène
Actuellement, la forme gazeuse est privilégiée. Elle impose toutefois l’emploi de réservoirs en plastique renforcé avec des fibres de carbone (PRFC) pour encaisser la pression des 700 bars nécessaires (quand les réservoirs classiques des véhicules en supportent 350).
La forme liquide pourrait être la solution, à condition de refroidir l’hydrogène pour le maintenir sous son point d’ébullition… soit - 252 degrés celsius ! Là encore, des réservoirs adaptés sont indispensables.
La forme solide est à l’étude, mais supprimerait l’un de ses principaux avantages : faire le plein rapidement.
À savoir : sa production est gourmande : produire 1 kg d’hydrogène demande l’utilisation de 57 kWH d’électricité.
Le prix des véhicules et le manque de stations spécifiques
Cela s’apparente à l’histoire du chien qui se mord la queue, mais il est impossible de dissocier ces deux points. Le trop peu de véhicules en circulation ne favorise pas l’installation de stations, mais la rareté de celles-ci peut dissuader les éventuels acheteurs.
Avec une petite centaine de stations fin 2023, l’offre est certes limitée, mais les volumes de vente de voitures n’explosent pas encore, contrairement à son homologue électrique.
Reste que l’achat d’un véhicule à hydrogène est un investissement qui n’est pas à la portée de toutes les bourses puisque les premiers prix avoisinent les 70 000 euros.
Seule la commercialisation en grande série fera baisser les coûts et incitera l’implantation d’infrastructures de ravitaillement.
Ce qui ne semble pas encore être l’idée fixe des constructeurs occidentaux.
Voitures à hydrogène : promesse ou illusion ?
La balance entre les avantages et les inconvénients semble tendre vers les bénéfices de la voiture à hydrogène. D’autant plus que ses freins sont inhérents à une production qui reste confidentielle.
Parions que si cette filière bénéficie du soutien suffisant pour prendre son envol, cette motorisation va rapidement trouver son public !
C’est également le point de vue de France Hydrogène, acteur français de la filière, qui mise sur un accroissement des volumes pour diminuer les coûts. Selon ses dires “50 000 utilitaires légers, 1 000 bus, 1 000 camions et 400 stations d’ici à 2025” permettraient de booster l’ensemble du secteur et de le rendre compétitif.
En attendant, l’Asie a pris une longueur d’avance sur l’Europe où la technologie pèse encore trop lourd pour les constructeurs. Les objectifs de production de voitures à hydrogène sont ambitieux, la Chine vise le million de voitures d’ici à 2035.
Toyota et Hyundai, les seuls constructeurs présents sur le territoire français sur ce marché, investissent massivement et assurent que la voiture électrique à pile à combustible est aussi fiable et sûre que la voiture électrique.
L’allemand BMW, l’un des seuls à y croire, va tester la commercialisation du iX5 Hydrogen, tandis que de nouveaux constructeurs font leur apparition tant sur le marché de l’électrique que de l’hydrogène.
Ces véhicules du futur sont très prometteurs, à l’instar de la très haut de gamme Hopium Machina qui allie esthétisme et performances avec une vitesse de pointe de 230 km/h.
Devant le succès de la voiture électrique, le véhicule à hydrogène a été remisé au second plan. Il est toutefois encore temps de rattraper le retard afin d’anticiper de potentielles problématiques comme le manque de composants des batteries lithium-ion (lithium, nickel, cobalt…).
Et il nous paraît utile d’ajouter que la cohabitation hydrogène/électrique est possible !
Sébastien de Gest’Europe conseille et accompagne les professionnels de l’automobile dans toutes leurs préoccupations : installation et développement de garage, gestion, formations…
La voiture est notre passion commune, relevons ensemble les défis du futur !
Sources :
