La voiture à hydrogène va-t-elle se démocratiser ?

À la fois propre et dotée d’une grande autonomie, la voiture électrique à hydrogène, fonctionnant grâce à une pile à combustible, pourrait révolutionner le transport automobile.

Des taxis bleu ciel décorés de nuages blancs. Voici à quoi ressemblent les premières automobiles à hydrogène françaises. Hype, la première flotte de taxis à hydrogène au monde, lancée fin 2015 pendant la COP 21 par la Société du taxi électrique parisien (Step) compte déjà 75 de ces voitures nouvelle génération dont 62 Hyundai ix35 et 13 Toyota Mirai. Hype a lancé un appel d’offres pour équiper sa flotte de 130 véhicules supplémentaires, vise l’objectif de 200 véhicules à fin 2018 et de 600 avant fin 2020.

En plus de Hyundai – qui vient de présenter son SUV Nexo en janvier au CES de Las Vegas – et de Toyota , deux autres constructeurs automobiles commercialisent ou s’apprêtent à commercialiser  des modèles fonctionnant grâce à une pile à combustible (PAC), alimentée avec de l’hydrogène : Honda avec la FCX Clarity et Mercedes dont le SUV GLC F-Cell présenté à Francfort en septembre dernier devrait arriver sur nos routes avant la fin de l’année. En France, la société Symbio FCell équipeégalement des Renault Kangoo ZE électriques avec des kits de piles à combustible . Carlos Tavares, Président du Groupe PSA, a pour sa part révélé lors d’une assemblée générale du groupe en avril 2018 que PSA travaillait sur la pile à combustible, annonçant des « choses très concrètes dès 2019 ».

Comment fonctionne une voiture à hydrogène ?

Le véhicule à hydrogène est propulsé par un moteur électrique. Mais son énergie ne provient pas de l’électricité stockée dans les batteries, comme c’est le cas pour les véhicules électriques actuellement en circulation. Pour produire son énergie électrique, l’automobile procède à l’oxydation de l’hydrogène stocké sous forme gazeuse dans une pile à combustible (PAC).

Une voiture « zéro émission »

Une dizaine d’années après la voiture électrique à batterie, la voiture à hydrogène semble aujourd’hui se démocratiser. Selon l’Agence internationale de l’énergie 3 millions de voitures électriques sont en circulation dans le monde en 2018 (+50 % depuis 2016) avec un million de véhicules électriques supplémentaires vendus en 2017. C’est 120 fois plus qu’en 2010, et cela représente déjà 1,1 % du marché total. Sur ces trois millions on dénombre plus de 500 000 véhicules électriques en Europe (selon Avere, l’Association nationale pour le développement de la mobilité électrique) pour seulement 6 500 véhicules à hydrogène dans le monde.

Or, ces deux technologies ont beaucoup de points communs. Comme l’automobile à batterie, la voiture à hydrogène fonctionne avec un moteur électrique et n’émet aucun gaz polluant.

La généralisation de ces véhicules propres permettrait de réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de particules, qui sont les principales sources de pollution dans nos villes et par conséquent de limiter le réchauffement climatique.

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Un hydrogène plus écologique

Les véhicules fonctionnant avec une pile à combustible sont parfois la cible de critiques. Il est vrai que l’hydrogène est souvent produit à partir de sources d’énergies fossiles, comme le gaz naturel ou le pétrole.

Il faut savoir que des filières de production d’hydrogène « vertes » sont en cours de développement. Par exemple, le projet GRHYD (Gestion des réseaux par l’injection d’hydrogène pour décarboner les énergies) vise à utiliser l’électricité issue d’énergies renouvelables (éolien et solaire) produite en dehors des périodes de consommation pour fabriquer de l’hydrogène.

Le Plan hydrogène présenté le 1er juin 2018 par Nicolas Hulot, alors ministre de la Transition écologique et solidaire, fixe à 10 % pour 2023 la part d’hydrogène “vert”produit à base de sources renouvelablescontre 5% actuellement, l’hydrogène consommé en France provienant à 95% des énergies fossiles.

3 minutes pour faire un plein d’hydrogène

La voiture équipée d’une pile à combustible présente les mêmes avantages que sa cousine à batterie, et sans ses inconvénients. La première a par exemple une plus grande autonomie que la seconde, même si la différence tend à se réduire : un plein d’hydrogène permet de parcourir quelques 600 kilomètres, contre une autonomie d’environ 400 kilomètres pour une Renault Zoé . C’est ensuite en rapidité de charge que la voiture à hydrogène est réellement plus performante. Alors qu’une voiture à batterie se charge en 30 minutes minimum (et plusieurs heures pour les charges lentes), un plein d’hydrogène s’effectue en… seulement 3 minutes !

« La technologie intégrée à la voiture à hydrogène est parfaitement maîtrisée, analyse Jean-Pierre Corniou, Directeur général délégué du cabinet de conseil SIA Partners et auteur de l’étude Le Nouveau monde de l’automobile : les promesses de la mobilité électrique. Il faut dire que la pile à combustible a été utilisée dès les années 1960 pour alimenter les fusées des programmes Gemini et Apollo. Les industriels ont depuis appris à adapter ces techniques aux voitures. »

Une station coûte entre 1 et 2 millions d’euros

Mais cela ne suffit pas pour que le véhicule à hydrogène se développe. « Le consommateur s’équipera si un écosystème dédié est mis en place, avec notamment la construction d’un réseau dense de stations, souligne Jean-Pierre Corniou. Cela suppose un effort d’investissement comme pour la voiture électrique à batterie. » Mais le coût d’une station à hydrogène est élevé. Entre 1 et 2 millions d’euros, contre 43 000 euros pour une borne destinée aux véhicules électriques à batterie (prix variable en fonction de la capacité).

Malgré ce coût élevé, la Californie a d’ores et déjà financé 30 stations. L’Allemagne a prévu d’investir 400 millions d’euros dans le cadre du programme H2 Mobility. En France, les stations à hydrogène accessibles au public sont encore rares. Nous ne comptons que 22 stations sur tout le territoire, dont moitié destations privées : à Pamiers, Saint-Lô, Chambéry, Le Bourget-du-Lac, Albi – Circuit, Paris – Ivry, Nantes – Bêle, Albi – Labessière, Valence – La Motte Fanjas, Dole – Tavaux, Vannes et La Rochelle et moitié de stations publiques : à Loges-en-Josas , Paris – Orly, Grenoble – Europole, Lyon – Port Edouard Herriot, Rouen, Saint Lô, Sarreguemines, Rodez, Valence – Gare TGV etParis – Alma. Une trentaine sont en projets ou en construction.

Coordonné par Air Liquide et rassemblant 19 partenaires publics et privés français, le programme Horizon Hydrogène Energie (H2E) prévoit un budget de 187 millions d’euros d’investissements « pour faire émerger une filière hydrogène-énergie durable et compétitive en France et en Europe ». Ce plan passe par la multiplication des stations hydrogène, « pour la seule  Normandie, une vingtaine de stations hydrogène devraient être construites dans le cadre de ce plan, notamment à Rouen, Le Havre, Caen et Cherbourg », informe Yann Bacheley, Manager Bureau Veritas du service HSE en région Normandie et Centre.

Le Plan hydrogène prévoit l’installation de 100 nouvelles stations de recharge pour véhicules à hydrogène d’ici 2023 moyennant un investissement de plus de 100 millions d’euros. Il prévoit également le déploiement d’ici cinq ans d’écosystèmes territoriaux de mobilité hydrogène avec notamment des flottes de véhicules professionnels (5 000 véhicules utilitaires légers et 200 véhicules lourds – bus, camions, TER, bateaux –.

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Des stations fiables et sécuritaires

Air Liquide, un des premiers concepteurs de stations hydrogène en France et dans le monde en partenariat avec Bureau Veritas, ajoute des fonctions de sécurité dès la conception de ses équipements. « Grâce à son expérience et son expertise dans la maîtrise de la haute pression et des basses températures, Air Liquide conçoit et installe des stations fiables et sécuritaires pour satisfaire les besoins de mobilité des utilisateurs sans changer leurs habitudes à la pompe », explique Vincent Fairy, ingénieur chez Air Liquide et responsable de la conception de ces stations. »

Bureau Veritas, accompagne Air Liquide dans cette démarche. « Air Liquide développe ces fonctions de sécurité en suivant la norme IEC 61508, qui est une norme générique appliquée dans l’industrie portant sur la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques, explique Clément Poutriquet, expert en Sûreté de fonctionnement au sein du centre technique Europe de Bureau Veritas. Dans ce cadre, nous sommes présents tout au long du projet, du choix de l’architecture matériel, aux développements logiciels, en passant par les essais. »

De manière générale, Bureau Veritas permet de maîtriser et anticiper les risques associés au développement de l’hydrogène. L’analyse de risques « Étude de dangers » vise à quantifier les risques « accidentels » majeurs vis-à-vis de la population avoisinante. L’analyse de risques de type « HAZOP » (pour HAzard and Operability study) permet de s’assurer que l’installation a été correctement conçue du point de vue de la sécurité des procédés (soupapes, évents, vannes…). Enfin, l’analyse de risques de type « ATEX » (pour ATmosphère EXplosive) permet de maîtriser le risque d’explosion susceptible de se produire dans le cadre du fonctionnement normal de l’installation.

Dans le cadre du Plan hydrogène un cadre réglementaire spécifique pour les stations-services distribuant de l’hydrogène devrait être mis en place, la création d’un centre international de qualification – certification pour la mobilité routière, l’aéronautique, le maritime, le fluvial et le ferroviaire devrait également être annoncée.

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