La pile à hydrogène produit de l’électricité pour alimenter des batteries qui vont permettre au moteur électrique de fonctionner et d'entraîner les roues du véhicule. Pour produire de l’énergie, la pile n’a besoin que d’hydrogène et d’air. Deux composés qui se trouvent facilement sur la terre. En produisant de l’électricité, la pile produit aussi de la chaleur qui peut être récupérée, et de l’eau, mais pas de gaz à effet de serre.
Sur le papier, l’hydrogène a tout pour plaire. Cette ressource est présente en abondance et sa production ne génère pas de CO2, à condition de recouvrir au procédé de l’électrolyse avec de l’énergie renouvelable. Quant à la voiture elle-même, elle ne rejette que de la vapeur d’eau. Et elle échappe aux freins inhérents au véhicule électrique, à savoir une autonomie limitée et une durée de recharge conséquente.
La voiture électrique peut être très polluante !
Certains vont bondir mais il ne faut pas se limiter à dire qu'aucune émission n'est rejetée avec une voiture électrique, c'est même trompeur et mensonger. Premièrement il faut savoir que la fabrication d'une voiture électrique est très polluante, en particulier pour les batteries qui nécessitent l'emploi de nombreux produits chimiques (plomb, lithium etc ...) et ne nous permet pas de nous affranchir de l’omnipotence industrielle de la Chine et de la Corée. On estime qu'une automobile électrique neuve a autant pollué qu'une voiture thermique qui a roulé 100 000 km.
En effet, les voitures électriques ne consomment pas de l’énergie uniquement lorsqu’on les recharge. L’énergie nécessaire à leur fabrication est également considérable. Du fait des nombreux métaux nécessaires à sa batterie, qu’il faut extraire du sol, acheminer, transformer, la voiture électrique nécessiterait 3 à 4 fois plus d’énergie qu’une automobile à essence pour être fabriquée.
Enfin il faut bien comprendre qu'une voiture électrique se recharge et a donc besoin d'électricité en grande quantité. Si la France produit peu de pollution avec l'utilisation de centrales nucléaires, il faut savoir que 40% de l'électricité produite dans le monde est générée par des centrales à charbon qui sont extrêmement polluantes ... Donc en critiquant le rendement des moteurs thermiques par rapport aux électriques, on oublie que l'électrique se nourrit de thermique avec les centrales à charbon.
Le charbon produit beaucoup de particules fines et d'effet de serre, une calamité que tous les constructeurs omettent de dire ! Le charbon est la seule énergie qui reste en masse sur terre avec le pétrole.
Pour décarboner nos déplacements, faut-il miser sur les voitures électriques à batterie ou à hydrogène ?
Demain, roulera-t-on à l’électricité ou à l’hydrogène ? À cette question souvent posée dans les débats sur la mobilité du futur et la transition énergétique, la revue trimestrielle WE DEMAIN a interviewé Pierre-Étienne Franc, Vice-président chargé des marchés et technologies avancées du groupe Air Liquide, il répond "les deux’’ !.
Selon lui, il n'y a pas d'opposition entre le développement de la voiture électrique à batterie et le développement de la voiture électrique à hydrogène. Au contraire, ces deux technologies sont complémentaires, assure-t-il, vantant l'autonomie et le temps de charge de la voiture électrique à hydrogène, sensiblement identiques à ceux d'une voiture classique à moteur thermique.
Contrairement à certaines idées reçues, la voiture à hydrogène dispose d'une motorisation électrique identique à celle de n'importe quelle voiture électrique. La différence réside dans le mode de stockage de l’électricité. Dans la voiture électrique à batterie, l’électricité est fournie par une batterie qui est rechargée en la branchant sur le réseau.
Dans le cas de la voiture à hydrogène, l'hydrogène est stocké dans un réservoir sous pression (700 bars) et l'électricité est produite par une pile à combustible qui transforme l'hydrogène en électricité. Il faut donc voir l'hydrogène, non comme le combustible qui fait marcher la voiture, mais comme une forme de stockage de l'électricité. Toyota, Honda, Hyundai, ou Daimler construisent en série des voitures qui roulent à l’hydrogène.
Pour Pierre-Étienne Franc, l’hydrogène est même un chaînon essentiel de la transition énergétique. L’expert explique que si toutes les voitures électriques étaient à batterie, cela poserait un problème d'infrastructure de réseau électrique et de production. Cela exigerait la production d'un réacteur nucléaire.
Très modestement, Air Liquide veut sauver la planète !
Aujourd’hui, trois stations-services d’hydrogène destinées à recharger les véhicules électriques dotés d’une pile à combustible sont en place en Ile-de-France : Les Loges-en-Josas (Yvelines), Paris, et Orly (Val-de-Marne), près de l’aéroport. Ces véhicules ne fonctionnent pas grâce à de l’électricité stockée dans une batterie mais directement produite à bord grâce à la pile alimentée par l’hydrogène qui réagit avec l’oxygène de l’air. Aucun CO2 ne s’échappe du pot d’échappement, seulement de l’eau.
Ces points de ravitaillement sont utilisés par « Hype » une flotte de 75 taxis parisiens (75 véhicules fin 2017, vise 200 véhicules fin 2018 et 600 avant fin 2020) à hydrogène déployée par une Start-Up, en partenariat avec Air Liquide. Et d’ici la fin de l’année, deux bus équipés devraient être mis en service pour faire la navette entre Vélizy et Versailles.
De l’hydrogène fabriqué à partir de l’air.
L'hydrogène est présenté comme une solution écologique, c'est à dire faiblement émissive de CO2, mais le moyen le plus efficace de fabriquer de l’hydrogène reste de casser la molécule de gaz naturel. Ce qui nécessite de l’énergie. Donc, on tourne en rond…
Sauf, dit Pierre Étienne Franc, si on utilise du biogaz, ou si on capture et stocke le gaz carbonique émis lors de la transformation, ou si l’on utilise de l'électricité éolienne ou solaire pour fabriquer de l’hydrogène par électrolyse.
Cette dernière solution, bien que plus chère, permet de tirer profit de kilowattheures à très bas prix quand les éoliennes tournent à plein régime la nuit et de permettre ainsi de stocker l’énergie intermittente disponible, de plus en plus souvent, avec la hausse de la part d’énergies renouvelables dans le mix énergétique.
Quel coût aux 100 kilomètres ?
L'autre question concerne le coût de l'énergie aux 100 km parcourus. Selon Air Liquide, l'analyse en euros de la production du kilo d'hydrogène produit par électrolyse pour parcourir 100 km aboutit à un coût de 10 à 12 €/100 Km.
En comparaison, une voiture à batterie consomme, à la prise, de l'ordre de 15 à 20 KWh/100 Km, soit de l'ordre de 2 à 3 € d'électricité selon les tarifs, contre 8,50 € de carburant diesel ou 11,50 € s’il s’agit d’un véhicule à essence.
Mais Pierre-Étienne Franc considère que la rentabilité aux différents points de la chaîne de valeur de la filière batterie reste cependant encore très incertaine et devra probablement à terme mieux rémunérer l’usage des bornes de recharge.
Comprenons par-là que l’hydrogène est incomparable en termes d'autonomie, de temps de recharge et de disponibilité du véhicule, et qu’il ne génère aucune émission locale ni globale si produit à base d'électricité renouvelable.
Avec son efficacité énergétique sans commune mesure, la pile à combustible des voitures à hydrogène permet aujourd'hui à ces véhicules (le prototype SUV familial Nexo de chez Hyundai par exemple) d'afficher une autonomie de 650 km (soit l'équivalent d'un véhicule diesel), pour un temps de rechargement record de 5 minutes, pour un prix du plein d’hydrogène d’environ 50 euros !
Quid du climat ?
D'un point de vue environnemental, si l'électricité qui sert à produire l’hydrogène est renouvelable, la filière automobile à hydrogène est donc respectueuse du climat. Mais quel industriel résistera à la tentation de produire économiquement l'hydrogène à partir de gaz naturel, à la place d'électricité renouvelable, solution très gourmande en capital, peu efficace, et chère.
Selon Air Liquide, "le reformage de biométhane dans des unités industrielles permet d'atteindre des efficacités de conversion en hydrogène de l'ordre de 80 % et un faible contenu carbone".
Du côté de la filière automobile à batterie, c'est la même chose. Si les batteries sont chargées avec de l’électricité renouvelable, tout va bien. Mais on est encore loin du compte !
Alors qu'en Norvège la voiture électrique à batteries fonctionne à l'électricité hydraulique (95 % de la production électrique), en Chine, premier marché automobile mondial, elle marche au charbon (plus de 60 % de la production électrique). Même en Europe, région du monde où l'électricité est assez faiblement carbonée, la voiture électrique moyenne produit 90 grammes de CO2 par kilomètre.
Dans le monde, 66 % de l'électricité est encore produite à partir de combustibles fossiles et la voiture électrique à batterie "moyenne", ne sera pas avant longtemps plus "verte" qu'une automobile à essence optimisée.
Conclusions
Le risque est donc de ne considérer la voiture propre que comme un engin capable de réduire la pollution dans les villes, tout en déportant la pollution ailleurs et en mettant de côté le problème climatique. Il n'y aura pas de voiture électrique propre, quelle que soit la filière, sans un développement considérable de la production électrique renouvelable.
Avis aux épicuriens….
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Contribution bibliographique :
- Le Figaro, 23/11/2018, Sylvain REISSER,
- https://www.sciencesetavenir.fr, 01/06/2018, AFP,
- https://www.automobile-propre.com
- https://www.wedemain.fr, 17/05/2017, Yves HEUILLARD.
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