Depuis l’affaire Volkswagen et les vicissitudes du diesel sur le marché du véhicule neuf, les débats sur les alternatives au moteur thermique reviennent au cœur de l’actualité. D’ailleurs, le récent mondial de l’automobile de Paris a été marqué par le redémarrage de l’électrique et par les annonces foisonnantes des constructeurs sur leurs investissements dans les nouvelles mobilités, les véhicules électriques, hybrides et à hydrogène.
Cet intérêt renouvelé des professionnels et des politiques pour les nouvelles motorisations a, pour le moment, surtout profité aux véhicules électriques. Les velléités affichées par VW en la matière tendent à convaincre les sceptiques et contribuent à focaliser l’attention sur ce nouveau segment de marché.
Par ailleurs, les autonomies des batteries grimpent et avec les généreuses subventions gouvernementales de ces dernières années, les voitures électriques font aujourd’hui partie du paysage automobile et prendront probablement plus de place à l’avenir, notamment en Chine où Renault a annoncé la mise sur le marché d’un véhicule électrique low-cost.

Cependant, cette emphase politico-médiatique sur l’électrique a eu tendance à occulter des développements technologiques connexes moins politisés mais dont le développement interroge aujourd’hui les professionnels du secteur.
En effet, lors du mondial de Paris, Toyota, Honda et Hyundai ont chacun annoncé la mise sur le marché d’un véhicule dit « à hydrogène » : la Toyota Mirai, la Honda Clarity et la Hyundai ix35. BMW annonce également travailler sur un modèle de série pour 2020. La Mirai est commercialisée en Asie depuis peu mais sa production de série et le positionnement de ses concurrents présupposent un développement plus important sur le marché mondial.

Une utopie industrielle déjà ancienne

Ces véhicules dits « à hydrogène » sont en réalité la concrétisation d’une vieille idée dans l’industrie automobile, celle de développer massivement l’usage de la pile à combustible dans le secteur des transports.
Le premier prototype « robuste » de la pile à combustible a été rendu public par F.T. Bacon au début des années 1950 et consiste en la transformation de combustibles, notamment l’hydrogène et l’oxygène, en eau avec production de courant électrique.
Ses applications possibles sont multiples et touchent potentiellement tous les domaines de l’économie. Depuis les années 1960, elle constitue un horizon à atteindre pour la R&D, au point d’être qualifié de « pierre philosophale » ou « d’utopie magique » par les historiens (1).
Comme le montre bien Pierre Teissier, la pile à combustible est, depuis le XIXe siècle, une utopie qui traduit avant tout la volonté des industriels de dissimuler la pollution de leurs activités et la croyance des élus dans la possibilité d’avoir un jour accès à une énergie contrôlable et infinie. Matthew Eisler qualifie la pile à combustible de « pierre philosophale » dans la mesure où elle concentre depuis longtemps l’attention des chimistes et qu’elle revêt un caractère « magique », c’est à dire, une sorte de solution miracle à tous les problèmes énergétiques du monde contemporain.

Si elle est si séduisante c’est que, dans le secteur de la mobilité par exemple, ses avantages sont significatifs. Elle permettrait, entre autre, aux véhicules électriques de se libérer de leurs deux principaux défauts : l’autonomie et le temps de rechargement.
En faisant le plein d’hydrogène en 5 minutes dans une station dédiée, un VE pourrait parcourir plus de 400km en ne rejetant dans l’atmosphère que de la vapeur d’eau. Cela fait longtemps que les constructeurs du monde entier s’intéressent à cette technologie tant son potentiel environnemental et énergétique est important. Cependant, ils ont jusqu’à maintenant été confrontés à trois problèmes majeurs :

– Pour être fabriqué, l’hydrogène nécessite une opération de vaporeformage qui consiste à faire réagir du méthane avec de la vapeur d’eau. Procédé bien connu et éprouvé économiquement, il a le désavantage notoire d’être fortement émetteur de gaz à effet de serre et de consommer de l’énergie. Son application au domaine des transports n’aurait donc aucune plus-value environnementale.

– Le coût de fabrication d’une pile à combustible est extrêmement important car la pile nécessite l’utilisation de platine pour les catalyseurs. Aujourd’hui, les piles à combustible constituent un marché de niche réservé principalement à l’Aérospatiale ou au milieu médical, où les dépenses sont justifiées par la finalité des actions et par les contraintes qui s’y appliquent. Elle n’est donc viable économiquement que dans des conditions très particulières en raison de son coût.

– Le réseau nécessaire à la massification de la technologie sur les routes n’existe pas. Les stations services, centres de réparation, centre de production d’énergie et d’hydrogène, de stockage, sont encore aujourd’hui à imaginer. Certes, une partie de ce réseau peut s’appuyer sur l’existant mais cela ne pourra se faire que dans une moindre mesure et avec des coûts qui resteront importants.

Pourquoi maintenant ?

Alors pourquoi, en 2016, devrait on plus y croire qu’auparavant ? Un rapide tour de la presse met en avant l’intérêt grandissant des industriels pour les « électrolyseurs », c’est à dire, des dispositifs électro-chimiques capables de décomposer des molécules d’eau grâce à des membranes échangeuses de protons oxygène et hydrogène. Deux usines utilisant des procédés de ce type ont vu le jour en France : l’électrolyseur de la filiale d’Areva H2gen aux Ulis et le projet Jupiter 1000 à Fos-sur-Mer.

Sur le papier, on perçoit rapidement l’intérêt d’un tel dispositif technique : connecté à une source d’énergie renouvelable comme un parc éolien ou photovoltaïque, l’électrolyseur permet de produire de l’hydrogène en limitant les émissions de CO2. Exit donc les pollutions du vaporeformage.
Par ailleurs, l’électrolyse permet de stocker sous forme gazeuse les surplus d’électricité produits par intermittence par les éoliennes et les panneaux solaires. Ils peuvent par la suite être redistribués lors des pics de consommation, via une pile à combustible (principe appelé « Power to Gas » que le projet Jupiter 1000 tente d’expérimenter).

Bien que l’énergie consommée pour produire l’hydrogène soit nettement supérieure à l’énergie reconstituée par les piles à combustible après transformation de l’hydrogène, cette solution semble aujourd’hui séduire de plus en plus d’élus territoriaux tant il devient politiquement essentiel de développer les énergies renouvelables et de leur trouver un modèle économique rentable.
Au Japon comme aux Etats-Unis, la quête de l’indépendance énergétique est un moteur suffisamment puissant pour que les gouvernements débloquent des sommes conséquentes dans la R&D sur le sujet. En Allemagne, la sortie du nucléaire pousse l’Etat Fédéral et les Länders à explorer toutes les voies possibles pour produire une énergie sans carbone. En France, ce sont davantage les territoires qui s’attellent à développer des expérimentations pour disposer d’un réseau de production et de distribution électrique localisé, connecté au système de transport publi.  Plusieurs projets commencent à voir le jour, notamment H2PyiR et les investissements commencent à se structurer.
Un nouveau contexte politique potentiellement porteur

Si le contexte technologique a relativement peu changé puisque l’électrolyse comme la pile à combustible sont connus depuis le XIXe siècle, le contexte politique a, quant à lui, bien changé.
Dans l’automobile, l’affaire VW a modifié la donne puisque la triche sur le diesel a durablement entamé la confiance des politiques dans les constructeurs. Dès lors, il devient de plus en plus difficile de garantir la « propreté » des véhicules thermiques commercialisés, même si les normes sont de plus en plus contraignantes et que les constructeurs garantissent leur honnêteté par de multiples engagements. VW l’a bien compris et c’est pour cette raison que l’entreprise s’oriente aujourd’hui vers un changement radical de stratégie avec son programme électrique.

Reste que les problèmes liés à l’infrastructure et aux coûts sont toujours présents. Les véhicules sont encore très chers, 60 000€ en moyenne pour les berlines asiatiques précédemment citées, soit le double de leur équivalent thermique.
Malgré l’existence de solutions de seconde-monte pour les véhicules électriques comme celle de l’entreprise Symbio Fcell, le coût d’entrée dans le véhicule à hydrogène est encore trop important pour imaginer un développement rapide du segment. De même, malgré l’investissement des territoires et la mise en service de « corridors à hydrogène » et de stations dédiées, l’infrastructure est aujourd’hui inexistante.

Toutefois, il serait faux de mettre trop rapidement l’hydrogène au ban des technologies automobiles. Les récents développements de l’électrique ont montré à quel point la construction d’une utopie collective pouvait avoir un caractère « auto réalisateur ». Les pouvoirs publics peuvent, par leur action, qu’elle soit légitime ou pas, favoriser le déploiement d’un nouvel écosystème de mobilité. Les industriels suivent, même s’ils n’y croient pas toujours.

Par ailleurs, à l’inverse de l’électrique, le véhicule à hydrogène présente l’avantage notoire de ne pas bouleverser les usages et de s’inscrire dans la droite ligne d’un véhicule thermique à travers l’utilisation de carburants (ici l’hydrogène). Le consommateur n’aura pas besoin de multiples campagnes de sensibilisation pour rationaliser ses usages. Si ces véhicules sont commercialisés au même prix qu’un moteur diesel, seul le prix du carburant utilisé influera sur la décision d’achat.

Enfin, en termes symboliques et politiques, les avancées réalisées sur le segment de l’électrique ont probablement préparé le terrain pour un développement plus rapide de l’hydrogène. Les industriels, comme les politiques, ont certainement compris qu’une « révolution », si importante soit elle, ne se fait pas en 3 ans. Reste à voir comment les différentes partie-prenantes se saisiront de la question et développeront, ou laisseront se développer, des initiatives en la matière.

(Axel Villareal dans autoactu.com)

Dans un véhicule à pile à combustible, le moteur électrique qui entraine le véhicule est alimenté par l’énergie produite par cette pile, par réaction chimique. Les systèmes traditionnels nécessitent de faire le plein d’hydrogène directement dans le véhicule.

A contrario, la pile à combustible à technologie Nissan e-Bio génère de l’électricité grâce au bioéthanol stocké dans le réservoir de la voiture. Par réaction chimique, de l’hydrogène est généré à partir de ce bioéthanol. Ensuite, c’est l’électrolyse entre l’oxygène de l’air et cet hydrogène qui produit l’électricité qui propulse le véhicule.

Avec le bioéthanol, les émissions CO2 sont neutralisées au cours du processus de transformation de la canne à sucre en carburant bio, permettant d’afficher un bilan carbone neutre avec près de zéro émission de CO2.

Une telle innovation permet d’afficher une autonomie comparable à celle d’un moteur à essence (environ 600 km). Par ailleurs, les avantages uniques de la conduite électrique sont évidemment présents sur le véhicule à pile à combustible e-Bio. Silence, absence de vibration, accélérations : le conducteur bénéficie du confort et du plaisir de conduite d’un véhicule 100% électrique.

L’objectif, dans le futur, est que la pile à combustible e-Bio devienne accessible et simple d’utilisation. Sous toutes ses formes, le bioéthanol est plus facile et plus sûr à manipuler que nombre d’autres carburants.

Par ailleurs, l’infrastructure de distribution du bioéthanol existe déjà; elle est largement développée sur plusieurs continents. Ainsi, la pile à combustible e-Bio dispose dès à présent des infrastructures nécessaires. D’où son potentiel de développement.

Les coûts de fonctionnement seront particulièrement bas, comparables à ceux des véhicules 100% électriques actuels. Accessible et facile d’utilisation, la technologie Nissan e-Bio pourrait à l’avenir s’adresser autant aux clients particuliers qu’aux entreprises.

Il faut savoir que Nissan est Leader mondial de la mobilité 100% électrique, c’est à ce titre que le constructeur japonais multiplie les sources d’énergie décarbonée.

(avec communiqué)

Il espère cependant abaisser fortement le prix d’ici à 2025, pour proposer sa berline à hydrogène au même tarif que les hybrides (motorisation double à essence et électricité), grâce à son partenariat technologique avec l’américain General Motors (GM), selon des propos du PDG de Honda, Takahiro Hachigo, rapportés par l’agence Bloomberg. Le constructeur, qui fait des recherches sur le sujet depuis la fin des années 1980, avait déjà lancé en 2002 une voiture de ce type, la FCX, puis la FCX Clarity en 2008, mais à très petite échelle. Egalement en pointe, Toyota commercialise la Mirai depuis fin 2014. Il en a livré pour l’heure plusieurs centaines d’exemplaires dans le monde, principalement au Japon, mais les commandes sont de l’ordre de quelques milliers et l’attente est longue pour les automobilistes intéressés. Le rythme de fabrication devrait toutefois s’accélérer au fil des ans.

Dans ce domaine de l’hydrogène, l’Archipel, en quête d’indépendance énergétique depuis l’accident nucléaire de Fukushima il y a cinq ans, a pris une longueur d’avance sur l’Allemagne ou la Californie. Le Premier ministre Shinzo Abe vise un marché de 1.000 milliards de yens (8 milliards d’euros) par an pour la filière d’ici à 2030, avec entretemps la formidable tribune que constitueront les jeux Olympiques 2020 de Tokyo.
Parmi les constructeurs étrangers, le sud-coréen Hyundai Motor propose également des véhicules roulant à l’hydrogène, tandis que d’autres, comme BMW ou Daimler, ont annoncé des véhicules de série à terme, sans détails concrets toutefois pour l’instant.
Les détracteurs de cette technologie pointent l’empreinte carbone de la production d’hydrogène, qui s’effectue soit à partir d’hydrocarbures, soit via un processus d’électrolyse gourmand en énergie.

(avec AFP)