Quelle place pour la mo­bi­li­té hy­dro­gène ?

Green Innovation - - Sommaire -

Moins mé­dia­ti­sé que les so­lu­tions de mo­bi­li­té élec­trique avec bat­te­ries, l’hy­dro­gène est pour­tant bien pré­sent dans les tran­sports, avec des usages pos­sibles tou­jours plus nom­breux et concrets. Pour au­tant, il semble se trou­ver moins dans les so­lu­tions in­di­vi­duelles que dans les so­lu­tions lourdes : ca­mions, bus, tram­ways ou en­core na­vires. La ba­taille entre voi­tures élec­triques ali­men­tées par bat­te­ries ou par piles à com­bus­tible hy­dro­gène tourne in­dé­nia­ble­ment en fa­veur des pre­mières. L’au­to­no­mie des vé­hi­cules élec­triques avec bat­te­rie s’amé­liore an­née après an­née, avec, pour des mo­dèles de pe­tite taille, le cap des 300 à 400 km réels fran­chi cet été. L’in­fra­struc­ture élec­trique est dé­jà pré­sente dans tous les foyers et ne né­ces­site qu’un adap­ta­teur. Les bornes de re­charge se dé­ploient éga­le­ment ra­pi­de­ment, même si le ré­seau n’a pas en­core at­teint une échelle op­ti­male. Les so­lu­tions de vé­hi­cules par­ti­cu­liers ali­men­tés par des piles à com­bus­tible, à l’in­verse, semblent avoir cinq ans de re­tard. Les sta­tions de re­charge, rares et coû­teuses, né­ces­sitent une vo­lon­té po­li­tique af­fir­mée. Or in­ves­tir sur les deux seg­ments en même temps est coû­teux et les pou­voirs pu­blics de la plu­part des États prio­risent dé­sor­mais la piste élec­trique. La mo­bi­li­té hy­dro­gène n’est pas morte pour au­tant. D’abord, et même s’il semble avoir re­vu ses ambitions à la baisse, le Ja­pon pa­rie en­core sur sa « so­cié­té hy­dro­gène ». Ce pa­ri, conju­gué à la force de ses en­tre­prises qui ont dé­jà mis en cir­cu­la­tion des vé­hi­cules à pile à com­bus­tible, pour­rait pro­vo­quer une cer­taine ému­la­tion. Sur­tout, l’in­té­gra­tion des éner­gies re­nou­ve­lables et la né­ces­si­té d’équi­li­brer le ré­seau offrent à l’hy­dro­gène un rôle d’ave­nir, en concur­rence avec les bat­te­ries chi­miques, via le Po­wer-to-Gas. L’exis­tence de ces so­lu­tions, qui se dé­ve­loppent no­tam­ment en Eu­rope et en Asie, ga­ran­tit un cadre de pro­duc­tion dé­car­bo­né d’un hy­dro­gène qui fait ac­tuel­le­ment dé­faut. En­fin, la mo­bi­li­té hy­dro­gène ne s’ar­rête pas aux voi­tures in­di­vi­duelles et le poids des bat­te­ries rend ac­tuel­le­ment leur usage com­pli­qué pour cer­tains vé­hi­cules, là où les so­lu­tions à pile à com­bus­tible s’en tirent mieux, sans par­ler de l’avan­tage d’un temps de re­charge bien plus ra­pide – quelques mi­nutes contre une de­mi-heure au mi­ni­mum. L’hy­dro­gène pour­rait donc avoir un rôle à jouer, com­plé­men­taire, dans la mo­bi­li­té de de­main et dans la construc­tion d’une éco­no­mie et d’un mo­dèle de dé­ve­lop­pe­ment bas car­bone. Plu­sieurs pistes, pro­met­teuses, sont en ef­fet dé­jà ou­vertes.

LA MO­BI­LI­TÉ « LOURDE » COMME HO­RI­ZON

Pour le pré­sident de l’AFHYPAC et PDG

de McP­hy Ener­gy, Pas­cal Mau­ber­ger, in­ter­ro­gé par Green In­no­va­tion, « l’hy­dro­gène se po­si­tionne comme une so­lu­tion par­ti­cu­liè­re­ment adap­tée aux vé­hi­cules lourds, au-de­là de 3,5 t, que ce soient des bus ou des ca­mions ». De fait, c’est dans ce type de tran­sports que les pro­jets sont les plus nom­breux et sur­tout les plus pro­met­teurs. En août 2016, la start-up amé­ri­caine Ni­ko­la Tes­la Com­pa­ny a no­tam­ment créé la surprise en an­non­çant que son pro­jet de ca­mion de trans­port, le Ni­ko­la One, ré­vé­lé plus tôt dans l’an­née, se­rait fi­na­le­ment ali­men­té par une pile à com­bus­tible hy­dro­gène plu­tôt que par un mo­teur élec­trique hy­bride au gaz na­tu­rel. Le rail est aus­si in­té­res­sé par l’hy­dro­gène. Le 27 avril 2016, le pre­mier tram­way hy­bride à hy­dro­gène est ain­si sor­ti de la ligne d’as­sem­blage de l’usine chi­noise de la Tang­shan Rail­way Ve­hicle Com­pa­ny. Ce tram­way, com­po­sé de deux mo­teurs, d’une re­morque et de trois voi­tures, a l’avan­tage de ne pas né­ces­si­ter de ca­té­naires ou d’ali­men­ta­tion par le sol. Ses sys­tèmes de pro­pul­sion et de chauf­fage sont ali­men­tés par des piles à com­bus­tible. L’élec­tri­ci­té est sto­ckée dans des su­per­con­den­sa­teurs em­bar­qués qui per­mettent de re­char­ger la bat­te­rie en seule­ment quinze mi­nutes. Le tram­way peut ain­si par­cou­rir 40 km à une vi­tesse avoi­si­nant 70 km/h. L’as­pect « lourd » ne se li­mite tou­te­fois pas au cadre ter­restre puisque le trans­port ma­ri­time et flu­vial s’in­té­resse aus­si aux so­lu­tions hy­dro­gène. Nantes a ain­si lan­cé cet été le NavHyBus, une na­vette flu­viale ali­men­tée par une pile à com­bus­tible. La pêche aus­si est in­té­res­sée. De­puis 2014, FILHyPyNE, un ba­teau de pêche de 12 mètres pro­pul­sé par un mo­teur élec­trique ali­men­té par une pile à com­bus­tible et des bat­te­ries, y est en test. En fin de compte, le grand in­té­rêt de l’hy­dro­gène pour ces so­lu­tions « lourdes » ré­side dans le temps de re­charge ré­duit qu’il re­quiert. Quelques mi­nutes suf­fisent pour re­char­ger un poids lourd, là où il fau­drait plu­sieurs heures sur une borne de re­charge élec­trique à puis­sance moyenne ou basse. C’est donc sur les flottes de bus que l’ave­nir pour­rait être le plus in­té­res­sant et consti­tuer un dé­clen­cheur ap­pro­prié, car, dans ce cadre, l’au­to­no­mie per­mise par l’hy­dro­gène consti­tue un atout de taille. La Chine ne s’y trompe pas puis­qu’elle a mis en place plu­sieurs lignes de bus ali­men­tés par des piles à com­bus­tible. Pas­cal Mau­ber­ger le concède lui-même, la prin­ci­pale li­mite pour l’hy­dro­gène en tant que so­lu­tion pour les tran­sports tient dans le coût de l’in­fra­struc­ture et leur trop faible fré­quen­ta­tion. Se­lon lui, il est né­ces­saire d’en­clen­cher une dé­marche po­si­tive dans ce sens, qui peut pas­ser par le dé­ploie­ment si­mul­ta­né de vé­hi­cules et d’in­fra­struc­tures à tra­vers des flottes (en­tre­prises, taxis, uti­li­taires, ser­vices tech­niques). Tous ces vé­hi­cules ayant be­soin de cir­cu­ler dans des zones denses, les coûts d’in­fra­struc­ture d’une sta­tion de re­charge peuvent être par­ta­gés.

LA MO­BI­LI­TÉ HY­DRO­GÈNE DOUCE EN QUES­TION

La pile à com­bus­tible peut être de très pe­tite taille et la va­leur éner­gé­tique

des mo­lé­cules de di­hy­dro­gène rend des so­lu­tions no­mades et mi­nia­tu­ri­sées en­vi­sa­geables. C’est dans cette voie que cer­tains construc­teurs se sont lan­cés. La jeune en­tre­prise fran­çaise Prag­ma In­dus­tries a ain­si mis au point un vé­lo à as­sis­tance élec­trique uti­li­sant l’hy­dro­gène en guise de source éner­gé­tique. Bap­ti­sé Al­pha, ce vé­lo avant-gar­diste dis­pose d’une pile à com­bus­tible in­té­grée et d’une pe­tite bon­bonne d’hy­dro­gène qui lui donne une au­to­no­mie d’une cen­taine de ki­lo­mètres et peut se re­char­ger en une minute. Le prix reste ce­pen­dant éle­vé, puisque chaque vé­lo coûte ac­tuel­le­ment 5 000 eu­ros, aux­quels il faut ajou­ter l’in­ves­tis­se­ment dans l’in­fra­struc­ture de re­charge. Pour Pas­cal Mau­ber­ger, c’est jus­te­ment ce be­soin d’in­fra­struc­tures de re­charge qui li­mite sé­rieu­se­ment le po­ten­tiel de cette so­lu­tion face aux so­lu­tions avec bat­te­rie, même s’il consi­dère qu’en ville le pro­blème est moins pré­sent. Dans le seg­ment voi­sin des scoo­ters, la so­cié­té suisse Aa­qius a mis au point des car­touches por­ta­tives d’hy­dro­gène so­lide. Il suf­fit d’in­sé­rer la re­charge dans l’em­pla­ce­ment pré­vu à cet ef­fet dans le deux-roues pour lui as­su­rer 50 km d’au­to­no­mie. Cette tech­no­lo­gie pour­rait à terme être éten­due aux vé­hi­cules élec­triques avec bat­te­ries pour pro­lon­ger leur au­to­no­mie de 200 km. L’in­té­rêt de cette so­lu­tion ré­side de sur­croît dans le ca­rac­tère so­lide de l’hy­dro­gène sto­cké, ce qui li­mite les dan­gers d’ex­plo­sion. Le ca­rac­tère mi­nia­tu­ri­sable des piles à com­bus­tible est si éle­vé que l’en­tre­prise bri­tan­nique In­tel­li­gent Ener­gy a mis au point en 2015 un pro­to­type d’iPhone em­bar­quant une pile à com­bus­tible hy­dro­gène, de quoi le faire fonc­tion­ner une se­maine sans re­charge. Cette in­no­va­tion montre que l’hy­dro­gène pour­rait aus­si s’in­sé­rer dans des so­lu­tions de trans­port in­at­ten­dues, pour­quoi pas, par exemple, pour de fu­turs drones de li­vrai­son. L’en­tre­prise a d’ailleurs lan­cé un pre­mier drone hy­dro­gène en mars.

LE PO­WER-TO-GAS, UN COM­PLÉ­MENT IN­DIS­PEN­SABLE POUR L’AVE­NIR DU TRANS­PORT HY­DRO­GÈNE

Il est rai­son­nable de pen­ser que l’ave­nir du vec­teur hy­dro­gène est condi­tion­né par l’adop­tion du Po­wer-to-Gas, à sa­voir le fait de sto­cker de l’élec­tri­ci­té sous forme d’hy­dro­gène par élec­tro­lyse. Cette so­lu­tion, en plein dé­ve­lop­pe­ment en Eu­rope et ailleurs dans le monde, s’ins­crit en ef­fet comme une ma­nière adé­quate et per­for­mante pour équi­li­brer les ré­seaux élec­triques, de plus en plus dif­fi­ciles à gé­rer en rai­son des parts tou­jours plus grandes de sources de pro­duc­tion in­ter­mit­tentes – éo­liennes et so­laires prin­ci­pa­le­ment – dans les mix de pro­duc­tion élec­trique à l’échelle mon­diale. Con­crè­te­ment, lorsque l’offre de pro­duc­tion élec­trique est trop im­por­tante et qu’il n’est pas pos­sible de cou­per une par­tie de ces sources de pro­duc­tion, des uni­tés de pro­duc­tion par élec­tro­lyse fa­briquent de l’hy­dro­gène, ab­sor­bant ain­si l’élec­tri­ci­té en ex­cès. À l’in­verse, lorsque la de­mande est trop forte et que l’offre ne peut pas suivre, plu­tôt que de ris­quer le black-out, on uti­li­se­ra cet hy­dro­gène pour pro­duire de l’élec­tri­ci­té grâce à des piles à com­bus­tible. Cette tech­nique peut être en­vi­sa­gée, comme pour les so­lu­tions avec bat­te­ries, à l’échelle d’une ville, d’un quar­tier, ou même d’une mai­son, même si cette der­nière so­lu­tion n’a pas en­core de ren­ta­bi­li­té à l’ho­ri­zon. De nom­breuses so­lu­tions de Po­wer-to-Gas sont ac­tuel­le­ment dé­ve­lop­pées en Eu­rope et en Chine. C’est le cas de la cen­trale E.ON de Fal­ken­ha­gen, dans l’ouest de l’Al­le­magne, où un mé­ga­watt est cap­té sur le ré­seau élec­trique pour le trans­for­mer en hy­dro­gène, d’autres pro­jets exis­tant dans ce pays. En Chine, un pro­jet de 4 MW est éga­le­ment en dé­ve­lop­pe­ment. Il concerne un parc éo­lien de 200 MW, dont, à terme, 10 MW se­ront trans­for­més en hy­dro­gène, par­mi les­quels quatre ont été at­tri­bués à l’en­tre­prise fran­çaise McP­hy Ener­gy. La France n’est pas en reste puisque, en jan­vier 2014, un pre­mier pro­jet a été lan­cé à Dun­kerque. Bap­ti­sé GRHYD, il est por­té par le CRIGEN, le dé­par­te­ment de re­cherche d’En­gie. Son dé­ve­lop­pe­ment s’ac­com­pagne d’un dé­mons­tra­teur sur les tran­sports, avec une sta­tion de bus GNV adap­tée au mé­lange hy­dro­gène-gaz na­tu­rel, d’abord à hau­teur de 6 % puis de 20 % d’hy­dro­gène. En­fin, le 30 mars, Thier­ry Trou­vé, di­rec­teur gé­né­ral de GRT Gaz, a lan­cé un pro­jet de 1 MW à Fos-sur-Mer. La Com­pa­gnie na­tio­nale du Rhône y four­nit l’élec­tri­ci­té trans­for­mée en hy­dro­gène avec deux élec­tro­ly­seurs. Une par­tie se­ra di­rec­te­ment in­jec­tée sur le ré­seau de gaz et une autre se­ra trans­for­mée en mé­thane de syn­thèse et in­jec­tée di­rec­te­ment sur le ré­seau. En dé­fi­ni­tive, nous ex­plique Pas­cal Mau­ber­ger, « l’hy­dro­gène doit se conce­voir dans cette ap­proche ho­lis­tique sur tout ce qui est sta­bi­li­sa­tion et équi­li­brage des ré­seaux ». Pour le pré­sident de l’AFHYPAC, l’hy­dro­gène a pour avan­tage de pro­po­ser du sto­ckage de « long terme » là où les bat­te­ries ont des « pro­blèmes d’au­to­dé­charge, de coût et de vo­lume oc­cu­pé ». Au re­gard des en­jeux, une ques­tion de­meure ce­pen­dant. La France, qui dis­pose d’un parc de pro­duc­tion élec­trique dé­car­bo­né, avec une pro­duc­tion nu­cléaire mo­du­lée la nuit, n’utilise pas ce po­ten­tiel pour pro­duire de l’hy­dro­gène lors des pé­riodes concer­nées. Cette pro­duc­tion pour­rait pour­tant at­teindre an­nuel­le­ment plu­sieurs té­ra­watt­heures.

Bus lon­do­nien à hy­dro­gène en juin 2014, construit par Wright Bus. (© Martin Hos­cik/Shut­ter­stock.com)

Ber­line Toyota FCV à pile à com­bus­tible hy­dro­gène. (© DR)

Concept du Ni­ko­la One, le pro­jet de se­mi-re­morque ali­men­té par hy­dro­gène de l’en­tre­prise Ni­ko­la Mo­tor. (© Ni­ko­la Mo­tor)

Pile à com­bus­tible per­met­tant de trans­for­mer de l’hy­dro­gène en élec­tri­ci­té. (© DR)

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