Si le marché des voitures à hydrogène reste encore confidentiel aujourd’hui, il n’en demeurre pas moins un marché prometteur.
Avec sa capacité à n’emettre aucun gaz à effet de serre et être fabriqué à partir de l’eau, on peut y voir un carburant miracle, la solution idéale pour une mobilité plus respectueuse de l’environnement.
Alors comment se fait-il qu’un carburant qui présente autant d’avantages ne serve à faire rouler que quelques 13 000 voitures à travers le monde ?
Dans cet article, nous allons vous parler chimie, performances et coûts, afin d’analyser la place que pourra occuper ce carburant miracle à l’avenir.
Vous saurez tout sur l’élément chimique numéro 1, celui qui compose 75 % de notre univers !
Histoire :
Les débuts de l’utilisation de l’hydrogène en tant que carburant nous fait remonter dans les années 1900, où il fut utilisé afin de gonfler des dirigeables, puis à propulser des fusées. Pourtant, l’hydrogène est resté un carburant de niche ayant des utilisations très spécifiques alors que le pétrole commençait à devenir le carburant de référence, alors moins couteux et plus efficace.
Les premiers travaux de recherche pour l’utilisation d’hydrogène dans nos voitures remontent à 1970 et ils sont encore utilisés et améliorés aujourd’hui.
BMW est un des pionniers en la matière avec plus de 40 ans d’expérimentations avec l’hydrogène en tant que carburant. Le constructeur est notamment à l’origine du projet Hydrogen 7, une voiture fonctionnant aussi bien à l’hydrogène qu’au sans plomb. Ce modèle expérimental n’a été produit qu’à 100 exemplaires, d’avantage à titre d’expérimentation que d’une réelle tentative de commercialisation. Encore aujourd’hui, la marque bavaroise continue d’explorer l’utilisation de ce type de carburant, récemment avec le concept-car I Hydrogen Next fonctionnant à partir de piles à combustible et dont la production est prévue pour 2025.
Fonctionnement :
La technologie la plus dévelopée aujourd’hui pour utiliser l’hydrogène comme carburant est celle dite de la pile à combustible (ou pile dihydrogène-dioxygène).
Cette pile produit l’effet inverse d’une électrolyse, à partir d’un apport en combustible (ici l’hydrogène), la pile produit une réaction chimique qui dégage de l’électricité, de l’eau, et de la chaleur.
Pour mieux comprendre ce phénomène nous vous reccomandons de regarder la vidéo d’Arte à ce sujet :
Son fonctionnement est propre puisqu’il consomme des gaz et ne produit que de l’eau. En revanche, la fabrication de ces piles est couteuse car cela nécessite l’utilisation de platine et de matériaux rares pour les membranes. Cette méthode permet de convertir l’hydrogène en électricité qui permet à son tour d’alimenter un moteur électrique faisant avancer une voiture.
La voiture à hydrogène :
Si BMW est pionnier dans les recherches d’application de l’Hydrogène, c’est bien Toyota, Hyundai et Honda qui ont été les premiers à commercialiser des modèles à Hydrogène. Constatant le potentiel de cette technologie, d’autres constructeurs ont rejoint la course et envisagent déjà de sortir des modèles à hydrogène dans les années à venir, à l’image de Audi avec son H-tron, Mercedes avec son GLC F-Cell et Renault avec sa Kangoo ZE H2.
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Que nous promettent les voitures à hydrogène ?
Une autonomie supérieure à celle des voitures électriques, pour un temps de recharge réduit ! La prochaine génération de Toyota Mirai annonce par exemple une autonomie de 650 km et un temps de charge de 5mn grâce à l’hydrogène, tandis qu’une utilisation purement électrique n’offre que 400 km d’autonomie pour un temps de charge de 8h.
Il faut garder à l’esprit que la pile à hydrogène n’est pas un moteur en soit, mais seulement un moyen de générer de l’électricité. C’est donc une alternative à la batterie électrique, dont la fabrication est polluante. De plus, celles-ci sont parfois rechargée au moyen d’énergies fossiles (générateurs de secours, électricité potentiellement issue du nucléaire dans les stations de recharge…).
C’est pour ces raisons que les piles à combustion sont actuellement incorporées à des modèles comportant déjà une motorisation électrique.
A noter cependant que le rendement électrique d’une pile est de l’ordre de 40 % là ou celui d’une batterie atteint les 90 %. L’efficience énergétique est donc moins intéressante via une pile à combustion qu’une batterie électrique, mais est toujours largement supérieure à l’efficience d’un moteur thermique qui est d’environ 20 %.
25 Toyota Mirai à Hydrogène font désormais partie de la flotte des taxis Parisiens
Les limites :
On vous a indiqué que l’hydrogène était présent de manière quasi-illimitée dans notre environnement ?
C’est vrai. Pourtant, sa ‘fabrication’ repose aujourd’hui sur une manipulation du gaz, dont le procédé emet de grandes quantités de CO2. En effet, l’atome d’hydrogène recherché est présent au sein de molécules telles que l’eau (H2O), et le méthane (CH4). Pour obtenir l’état de l’hydrogène nécessaire au fonctionnement de la pile à combustion, on utilise aujourd’hui pas moins de 96% d’énergies fossiles (gaz). Ainsi, une voiture à l’hydrogène émettrait indirectement pas moins de 130 gramme de CO2 par kilomètre, soit l’équivalent d’une voiture thermique !
Pour obtenir un hydrogène « vert », il faut compter sur un procédé d’électrolyse de l’eau pour isoler l’hydrogène qui la compose. Il est ainsi possible de produire de l’hydrogène au moyen d’énergies renouvelables, telles que l’éolien et le solaire. Mais il reste un frein majeur : sous forme liquide, sa température peut atteindre les -253°, ce qui rend son transport particulièrement compliqué.
Conclusion :
Pour que l’hydrogène se démocratise sur le marché de l’automobile, il faut d’abord réussir à réduire le prix de vente de ces modèles. Il faudra aussi parvenir à équiper de nouvelles infrastructures, et notamment ajouter des pompes à hydrogène dans les stations services, dont le coût unitaire est estimé à entre 1 et 2 millions d’euros.
Si la voiture à hydrogène apparait aujourd’hui comme le moyen de mobilité de demain. Son développement n’en reste pas moins à ses balbutiements. De nombreux aspects restent à améliorer pour en faire un carburant vraiment propre et efficace. En attendant, c’est l’électrique qui affiche une progression record sur le marché de l’automobile et qui vient remplacer petit à petit les véhicules thermiques, et ce, même dans le secteur industriel.
