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22/02/2018

Le transport se met à l’hydrogène « to make our planet great Again ! »

Après la vague du Diesel gate et à l’heure où la première puissance mondiale annonce sa sortie de l’accord de Paris pour le climat, le ministre français de la Transition écologique et solidaire prend le contre-pied et prévoit l’arrêt de la commercialisation de véhicules thermiques dans le pays à compter de 2040. Pour anticiper cette transition radicale de nos modes de transport, des solutions alternatives se développent. La mobilité hydrogène connaît un regain d’intérêt spectaculaire depuis quelques années, comme l’illustre l’annonce de 13 dirigeants d’entreprises du Fortune 100 avec la création d’un conseil international de l’hydrogène lors du dernier World Economic Forum à Davos. Dans ce domaine, la France est particulièrement active avec de nombreux fleurons de l’industrie, mais fait face à l’ambition débordante de certains acteurs, tels que le Japon qui souhaite se positionner comme leader mondial de l’économie de l’hydrogène.

Le véhicule à hydrogène, comment ça marche ?

 

L’hydrogène, de par sa forte densité énergétique, constitue un formidable vecteur et peut aujourd’hui se substituer aux hydrocarbures, en particulier dans le secteur du transport. S’il est encore produit à 95% à partir d’énergie fossile pour des secteurs industriels comme la chimie ou le raffinage pétrolier, il peut également être produit par électrolyse de l’eau à partir d’énergies renouvelables ou encore à partir de biomasse ou de biogaz. Plus concrètement, l’électrolyse de l’eau consiste à séparer le dihydrogène (H2) de l’oxygène en appliquant un courant électrique entre deux électrodes pour créer une réaction d’oxydoréduction.

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Une pile à combustible installée à bord d’un véhicule hydrogène permet de réaliser la réaction inverse de l’électrolyse en transformant de l’hydrogène en électricité par réaction avec de l’oxygène.  Ainsi équipés, les véhicules à hydrogène rejettent uniquement de l’eau, disposent d’une autonomie 2 à 3 fois supérieure aux véhicules électriques classiques et se rechargent en 5 minutes dans des stations adaptées. Si le coût de production d’1 kg d’hydrogène renouvelable permettant à un véhicule de parcourir 100 km est encore élevé, celui-ci pourrait fortement diminuer et atteindre 3€/kg dans des installations d’électrolyse à grande échelle.

 

Des innovations récentes font apparaitre l’hydrogène sur nos routes

 

La PME Pragma Industries basée dans le Sud-Ouest a développé un vélo à assistance électrique alimenté par de l’hydrogène et baptisé « Alpha ». Ce vélo, dont les prototypes avaient été présentés à l’occasion de la COP21 en 2015, est aujourd’hui fabriqué en série et commercialisé en particulier à destination des collectivités. La pile à combustible qui se situe dans le cadre du vélo et le réservoir à hydrogène positionné sur le porte bagage permettent d’assurer une autonomie de 100 km. La recharge du vélo ne dure qu’une minute contre plusieurs heures pour un vélo électrique à batterie. Pour se démocratiser, le vélo à hydrogène devra néanmoins compter sur le développement des infrastructures de recharge et sur la baisse des coûts de production (ce modèle coûte encore aujourd’hui près de 7500 euros).

Le véhicule à pile à combustible est parfois considéré comme expérimental mais est pourtant déjà une réalité pour le transport de passagers à Paris. La STEP (Société du Taxi Electrique Parisien) exploite depuis fin 2015 une flotte de taxis à hydrogène baptisée « Hype ». Cette société financée en partie par la Caisse des Dépôts et le groupe Air Liquide devrait compter près de 70 véhicules d’ici la fin de l’année à Paris et vise un développement commercial dans d’autres villes en France et en Europe. La STEP ambitionne en effet de disposer d’une flotte de 600 véhicules à l’horizon 2020. A défaut d’une offre de véhicule française, la société s’est approvisionnée auprès de constructeurs asiatiques comme Toyota ou Hyundai. Aujourd’hui, face à l’augmentation de la demande, plusieurs constructeurs préparent des premiers prototypes. Le groupe Volkswagen travaille par exemple sur des prototypes de Passat et d’Audi A7 équipés de piles à combustibles et capables de parcourir plus de 400 km après un plein réalisé en 3 minutes. 

Enfin, du côté des véhicules lourds, plusieurs transporteurs allemands, autrichiens et italiens se sont réunis au sein d’un consortium afin de lancer un appel d’offres pour l’achat d’une soixantaine de bus à hydrogène visant à remplacer des bus thermiques classiques. Cet appel d’offres est réalisé dans le cadre du projet JIVE (Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe) qui vise à déployer 144 bus à hydrogène et 7 stations d’avitaillement de grande capacité en Europe entre 2017 et 2022. En Europe du nord, c’est le constructeur suédois SCANIA[1] qui teste actuellement avec un partenaire norvégien, des camions électriques alimentés en hydrogène produit à partir d’énergie solaire. Ces camions, dont les piles seront fournies par la société belge Hydrogenics, pourront parcourir près de 500 km et seront commercialisés en 2018.

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Les expérimentations s’étendent à d’autres modes de transport

 

Dans le milieu du transport ferroviaire, la province de l’Ontario au Canada a lancé une étude de faisabilité pour remplacer des locomotives Diesel par des trains électriques à pile à combustible.  Un consortium est en cours de création avec l’Université de Toronto pour rassembler les différentes parties prenantes du projet. Les premiers essais pourraient avoir lieu à l’horizon 2024. Les nouveautés ne se limitent pas au transport terrestre, des premières expérimentations ont lieu dans le secteur maritime. L’Energy Observer est un bateau alimenté en hydrogène produit à bord à partir de sources d’énergies renouvelables (solaire et éolien) par électrolyse de l’eau de mer. Ce bateau de plus de 100 mètres vient d’entamer un tour du monde de 6 ans et constitue aujourd’hui le premier bateau de cette envergure complètement autonome en énergie.

L’hydrogène reprend aussi ses droits sur le ciel : le centre de recherche aérospatiale français a présenté, lors du dernier salon du Bourget, un prototype d’avion équipé de 40 moteurs électriques alimentés par 10 piles à hydrogène pour une puissance de 400 kilowatts (l’équivalent de 8 Tesla Model 3 réunies). Lancé en 2015 puis testé dans une soufflerie en 2017, celui-ci devra s’appuyer sur un partenaire industriel pour passer au stade de la démonstration en situation réelle puis voler avec des premiers passagers. Toujours dans le domaine aérien, l’entreprise Wirth Research développe actuellement un drone équipé d’une pile à combustible fabriquée par une société Singapourienne (HES) d’une capacité de 700 Wh/kg, trois fois plus importante que les batteries lithium. Ce drone pourrait atteindre une autonomie de six heures en vol et être utilisé pour la surveillance de réseaux de transport de gaz ou d’électricité[2].

Depuis 2015, le nombre de véhicules à hydrogène dans le monde a été multiplié par 10 pour atteindre près de 10 000 véhicules et le nombre de stations d’avitaillement a connu une croissance de 300% sur la même période. Poussée par l’élan des zones les plus actives que sont la Californie, le Japon et l’Allemagne, la filière pourrait atteindre la barre des 100 000 véhicules d’ici 2020. Ces efforts encourageants doivent s’accélérer pour assurer un niveau de pénétration suffisant du véhicule à hydrogène sur le marché du transport. En France, les territoires se mobilisent aux côtés des industriels et contribuent à intensifier la R&D et à multiplier les projets de démonstration. Le pays doit conforter sa légitimité aux côtés des leaders du développement de l’hydrogène-énergie en définissant une stratégie nationale qui permettra de maintenir le rythme de déploiement initié par les collectivités. La mobilisation des acteurs internationaux, industriels mais aussi des autorités régulatrices transnationales, doit faciliter la création de standards technologiques et l’harmonisation des normes et codes nécessaires au déploiement d’un usage transfrontalier de l’hydrogène. Enfin, les travaux de recherche transversaux, notamment sur les matériaux utilisés dans les piles à combustible et électrolyseurs, pourront jouer un rôle déterminant dans l’amélioration du rapport coût/performance des systèmes actuels.

 

Sia Partners

 

Notes & sources

[1] « SCANIA et ASKO testent la propulsion à l’hydrogène » 08/2016

[2] Retrouvez notre article « Les drones : un avenir prometteur dans le secteur de l’énergie » sur le blog Energies & Environnement : http://www.energie.sia-partners.com/20161213/les-drones-un-avenir-prometteur-dans-le-secteur-de-lenergie

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