L’hydrogène, une solution prometteuse

Considéré comme une solution d’avenir, l’hydrogène ne date pourtant pas d’hier. Il est utilisable comme combustible par un moteur à explosion selon un principe expérimenté dès le XIXe siècle. Toutefois, ce que l’on entend aujourd’hui par « véhicule hydrogène » correspond à un véhicule électrique dont la batterie rechargée par une « pile à combustible » (PàC) fonctionnent avec ce gaz. Cette PàC fait réagir le dihydrogène stocké en bouteilles avec l’oxygène de l’air : cette réaction produit alors de l’électricité et un rejet sur le lieu de circulation qui se limite à de l’eau. 

Pour l’utilisateur d’un véhicule de ce type, faire le plein de gaz est plus rapide que de recharger des batteries. À masses égales, le dihydrogène procure une autonomie supérieure à celle offerte par des batteries lithium-ion. Du point de vue des constructeurs enfin, la PàC réduit leur dépendance vis-à-vis des producteurs asiatiques de cellules de batteries. La technologie hydrogène a donc ses arguments pour être perçue comme l’avenir de la mobilité propre.

L’hydrogène vert est une énergie idéale

Abondant dans l’univers, l’hydrogène n’est quasiment pas disponible sur Terre à l’état isolé. Il faut donc casser des molécules pour l’en extraire et un processus industriel est donc nécessaire. Alors qu’une pile à combustible assemble dihydrogène et dioxygène pour produire de l’eau et de l’électricité, il est inversement possible d’obtenir de l’hydrogène et de l’oxygène en plongeant des électrodes dans de l’eau. Si cette électrolyse de l’eau est réalisée avec de l’énergie renouvelable, on parle d’hydrogène vert. Celui-ci est la base d’une filière vertueuse. Le 8 juillet 2020, la commission européenne a présenté sa stratégie en faveur d’une production d’hydrogène sans effet néfaste sur le climat. L’hydrogène vert a donc de l’avenir.

La filière hydrogène doit se transformer

Actuellement et à l’échelle mondiale, 95% de la production industrielle d’hydrogène* se fonde sur l’exploitation des énergies fossiles. Economique, elle a l’inconvénient d’être massivement émettrice de CO2. C’est pourquoi l’on parle dans son cas d’hydrogène gris. Envisagé comme un moyen de stockage de l’électricité, l’hydrogène vert se place en position intermédiaire dans un flux power-to-H2-to-power. Le rendement de ce principe est de 20 à 30%. On utilise donc quatre fois plus d’électricité pour l’électrolyse initiale qu’on en récupère au niveau de la PàC. Ce point est à relativiser dans l’hypothèse d’une électricité surabondante comme le sera celle envisagée à long terme avec le projet ITER (Réacteur thermonucléaire expérimental international).

Sécurité et rentabilité sont à venir

Un autre défi de taille : pour l’heure, tous les dispositifs nécessaires au véhicule équipé de PàC et à la filière de l’hydrogène vert sont encore très onéreux. La massification de leur production réduira leurs prix unitaires. Enfin, l’étanchéité des circuits d’hydrogène devra être assurée. En effet, ce gaz explose lorsque sa concentration dans l’air est comprise entre 4 et 77%, pouvant occasionner un risque de sécurité en cas de fuite.

A la différence du méthane, il n’est pas envisageable d’odoriser l’hydrogène car une pile à combustible exige une pureté extrême pour ce gaz. L’alerte en cas de fuite sera donc confiée à des détecteurs. L’application à la locomotion nécessitera également le déploiement d’un réseau de stations adaptées. Tous ces défis pourront être relevés, à condition de s’en donner les moyens et le temps nécessaires. Les véhicules lourds à hydrogène ne rouleront donc pas en nombre significatif avant l’horizon 2030.

* Source IFP Energies Nouvelles