Comment fonctionnent les véhicules à hydrogène ?
Les véhicules à hydrogène sont des véhicules dotés d’une pile à combustible, qui va générer de l’électricité à partir de l’hydrogène. Ensuite, le moteur va transformer cette électricité en énergie mécanique pour rouler.
Comme l’électricité produite est utilisée immédiatement, il n’est plus nécessaire de la stocker dans des batteries. Ainsi, le réservoir d’hydrogène permet d’avoir une meilleure autonomie que les véhicules électriques (de 600 à 800 km pour un véhicule léger en moyenne).
De plus, le temps de remplissage du réservoir est aussi rapide que pour les véhicules thermiques.
Mais l’un des avantages majeurs des véhicules à hydrogène est que la transformation de l’hydrogène en électricité rejette uniquement de l’eau. Le véhicule est totalement propre.
Toutefois, pour avoir une vision globale, il faut tenir compte également de l’impact, en amont, de la production d’hydrogène.
En savoir plus sur l’hydrogène
Comment produit-on l’hydrogène ?
Bien que l’hydrogène existe à l’état naturel, il est disponible en quantité très limitée (on le nomme « hydrogène blanc »). Il faut donc le produire industriellement.
Il existe d’autres types d’hydrogène, qui se différencient par leur moyen de production, plus ou moins polluants.
La majorité de l’hydrogène produit aujourd’hui (95 %) est l’hydrogène gris, issu du vaporeformage du méthane. Mais, ce gaz naturel est une énergie fossile non renouvelable, et le procédé employé est très énergivore : il génère environ 10 kg de CO2 pour 1 kg d’hydrogène !
Cette solution est actuellement la plus répandue mais étant peu vertueuse, de nouvelles méthodes de production se développent.
Par exemple, l’hydrogène bleu, qui s’obtient par le même procédé que l’hydrogène gris, mais dans ce cas les émissions de CO2 sont stockées ou réemployées pour d’autres usages industriels. Quels sont les impacts de ces solutions ? Les détracteurs s’interrogent : peut-on stocker autant de CO2 sans danger ? Et le réemploi qui est fait du CO2 est-t-il vraiment une alternative peu polluante ? Ou est-ce que cela déplace simplement le problème ?
Il existe également l’hydrogène jaune, qui provient de l’électrolyse de l’eau à partir d’électricité. Plus simplement, le courant électrique va permettre de dissocier les molécules d’hydrogène et d’oxygène contenues dans l’eau (H2O).
L’hydrogène vert quant à lui est produit comme l’hydrogène jaune, à la différence près que l’électricité utilisée est issue d’énergies renouvelables (solaire, éolienne ou hydroélectrique). Ainsi, la production de cet hydrogène n’émet que très peu de gaz à effet de serre. C’est le processus le plus vertueux, mais il ne représente que 1% de la production totale d’hydrogène.
Bien que cette réaction chimique (l’électrolyse) soit bien connue, la mise en place des infrastructures permettant le développement à grande échelle de ce procédé sera longue et coûteuse.
Et même si l’électricité utilisée est décarbonée, il faut énormément d’énergie pour produire l’hydrogène. Pour donner un ordre d’idée, si tous les français passaient aux véhicules à hydrogène, il faudrait 46 réacteurs nucléaires supplémentaires ou 30 000 éoliennes (à ce jour, il en existe 8 000 en France) ou 6 000 km2 de panneaux solaires (Source : « Sur le Front » du 22 mai 2023, France 5) pour pouvoir produire la quantité d’hydrogène nécessaire. Cela signifie au final qu’il faudrait 2 fois plus d’électricité pour un véhicule à hydrogène que pour un véhicule électrique pour parcourir la même distance.
Les limites de l’hydrogène
Comme nous venons de l’expliquer, les défis inhérents à cette technologie sont nombreux, concernant la disponibilité limitée de l'hydrogène et les coûts élevés de production et d'infrastructure. Mais il y a d’autres freins qui ralentissent le déploiement de ces véhicules.
- Le prix des véhicules: les véhicules à hydrogène sont encore très chers. En effet, les modèles existants coûtent au minimum 70 000 euros.
- Le prix de l’hydrogène: aujourd’hui, l’hydrogène coûte 50% plus cher que l’essence.
- L’accessibilité de l’hydrogène : à ce jour, il n’existe que 61 stations-services permettant de recharger un véhicule à hydrogène sur tout le territoire. Ce qui est trop peu pour espérer dynamiser les ventes de ce types de véhicules.
- Les questions de sécurité liées au stockage et à la manipulation de l'hydrogène: ce gaz est extrêmement volatile et inflammable. Il faut donc être en mesure de garantir l’étanchéité des circuits afin d’éviter toute fuite et d’assurer la sécurité des personnes.
La mobilité à hydrogène : quel avenir ?
D’après France Hydrogène, voici le potentiel de la mobilité hydrogène d’ici 2030 :
- De 1000 à 1700 stations hydrogène seront déployées
- 300000 à 450 000 véhicules légers
- 5000 à 10000 poids lourds
- 65 à 135 bateaux.
Pour 2050, le plan hydrogène français ambitionne une alimentation de 18% du parc de véhicule par l’hydrogène ce qui contribuerait à la réduction des émissions de CO2 de 55 millions de tonnes.
En conclusion, malgré tous les défis que représentent le déploiement de véhicules à hydrogène, c’est une alternative sur laquelle il faudra compter à l’avenir.
Aujourd’hui, avec la transition énergétique, on comprend qu’il est irréaliste de se focaliser sur un seul type de motorisation, et par conséquent sur une seule ressource énergétique. L’avenir de la mobilité est multiple, et l’hydrogène fera partie du paysage.
Les enjeux environnementaux sont énormes. Toutes les solutions qui permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre sont à développer. Et en parallèle, la recherche continue pour améliorer chaque technologie ou en découvrir de nouvelles.
