Voiture à hydrogène, ou le moteur à eau : promesse non tenue

contournement Est de Rouen, A133-A134, projet inutile et imposé

Voiture à hydrogène, ou le moteur à eau : promesse non tenue

voiture à hydrogène, le mythe du moteur à eau
voiture à hydrogène, le mythe du moteur à eau

La voiture à hydrogène, c’est le rêve de la voiture équipée d’un moteur à eau.

Une voiture électrique, silencieuse, qui se recharge en quelques minutes, qui rejette de l’eau du pot d’échappement, cela semble être le rêve de la mobilité urbaine de demain. Une mobilité qui ressemblerait à celle d’aujourd’hui, aussi encombrante qu’une automobile, qui ne règle pas le problème de la congestion et du stationnement en ville, mais qui résout le problème de la pollution urbaine. De l’eau pure à la place des particules fines, utrafines et Nox émis par les véhicules thermiques.

Des rapports ou études vont nous permettre de nous faire une idée de la pertinence du choix de cette technologie, et de ses usages  :

  1. le rapport de l’Afhypac, un lobby composé de multinationales d’énergéticiens (EDF, CEA, Air Liquide, Alstom, Engie, Total…) alliés aux constructeurs japonais et coréen (Hyundai, Toyota), et équipementiers français (Michelin, Faurecia), ainsi que la SNCF. Leur « vision pour 2050 créerait en France un secteur de l’hydrogène dont le marché représenterait plus de 20 à 25 Md€ et n’emploierait pas moins de 150 000 personnes » ;
  2. la communication de la commission européenne pour une Europe décarbonée en 2050 ;
  3. la fiche technique de l’Ademe : l’hydrogène dans la transition énergétique ;
  4. l’avis de Volkswagen sur l’avenir de la voiture à hydrogène.

1 – le rapport de l’Afhypac :

AFHYPAC

A lire les promesses présentées dans ce rapport, on comprend tout de suite l’engouement des Régions pour cette motorisation, et le développement de la filière hydrogène.

D’autant que les multinationales françaises (EDF, CEA, Air Liquide, Alstom, Engie, Total…)  ont dévoilé des prospectives alléchantes :

  • 40.000 emplois seraient créés qui viendraient compenser les pertes d’emplois à venir du secteur automobile français, et même 150.000 emplois en 2050 (tout cela est au conditionnel) ;
  • 8,5 milliards € en 2030, et 40 milliards € de chiffre d’affaires en 2050 (tout aussi conditionnel) ;
  • l’hydrogène « décarboné » représenterait 20% de la demande d’énergie finale en 2050;
  • le raffinage, la chimie, les engrais azotés (aujourd’hui produits), la métallurgie consomment 9200.000 tonnes d’hydrogène ;
  • en 2050, la demande serait de 5,5 millions de tonnes ;
  • on pourrait produire 2,2 millions de tonnes de produits chimiques, chauffer les bâtiments, fabriquer l’électricité,  utiliser l’hydrogène pour le raffinage ;
  • et de l’énergie propre pour tous les types de transports, avion, train, tramways, bateaux, utilitaires, bus, cars, poids-lourds, et bien sûr, 200.000 voitures (berlines, SUV, monospaces) d’ici 2028 ;
  • et comme la production dépasserait la demande française, nous deviendrions leader mondial et exportateur. L’El Dorado, le gaz de schiste sauce française.
rapport de l’Afhypac : EDF, CEA, Air Liquide, Alstom, Engie, Total, Hyundai, Toyota, Michelin, Faurecia, SNCF

Un investissement de 5 à 10 Md€ d’ici 2030 :

Les industriels investiraient, sous réserve qu’un cadre réglementaire partagé par les acteurs, de long terme, équitable et incitatif, soit établi. Ces acteurs se sont déclarés prêts à augmenter leurs investissements pour les porter, tous confondus, à 1,5 Md€ en 2028. Sinon, l’industrie n’apporterait qu’1/3 de l’investissement, selon eux, nécessaire.

 

Hydrogène : mirage ou réalité pour les transports ?

L’étude réalisée par les compagnies citées plus haut et le cabinet de conseil en stratégie McKinsey & company semble s’inscrire dans le cadre de l’accord de Paris sur le climat, et de l’objectif de limitation du réchauffement climatique à 2°C.

Elle s’appuie sur le fait que le mix électrique français est très largement décarboné. Du fait de la part du nucléaire dans la production d’électricité.

Ainsi, l’étude nous dit que « la production d’hydrogène peut être décarbonée, par exemple en combinant le vaporéformage et le captage et la séquestration du carbone, en utilisant le biométhane, ou l’électrolyse de l’eau à partir d’électricité décarbonée ».

On comprend que cela puisse faire rêver les élus : 40 Md€ de CA, 150.000 emplois, décarbonation de l’énergie, plus de pollution en ville, production décarbonée d’acier…

2 – un scénario qui nécessiterait une production d’électricité supérieure de presque 150 % en 2050 par rapport au niveau actuel :

Huit scénarios ont été analysés, qui permettraient d’atteindre l’objectif d’une transition vers une économie à zéro émission nette de gaz à effet de serre en 2050.

Tous prévoient une hausse de la production électrique, allant de +35% pour le scénario basé sur la demande (efficacité énergétique au stade de l’utilisation finale et économie circulaire) à +150% pour le scénario « hydrogène ».

Le scénario basé sur la demande est celui qui nécessite le moins d’investissement dans le secteur énergétique.

Le seul scénario qui pourrait permettre zéro émission de gaz à effet de serre comprend :

  1. Maximiser les avantages de l’efficacité énergétique, y compris grâce aux bâtiments à émissions nulles. Il faudra des taux de rénovation plus élevés, un passage à d’autres combustibles : chauffage durable à partir d’énergies renouvelables, gaz, y compris le gaz naturel liquéfié, combiné à l’hydrogène, ou le méthane de synthèse produit à partir d’électricité renouvelable et de mélanges de biogaz.
  2. le déploiement à grande échelle des énergies renouvelables et l’utilisation d’électricité : la dépendance de l’Europe vis-à-vis des importations d’énergie, notamment pétrole et  gaz, aujourd’hui de l’ordre de 55 %, devra tomber à 20 % en 2050 ;
  3. adopter une mobilité propre, sûre et connectée : les transports sont responsables d’environ un quart des émissions de gaz à effet de serre dans l’Union. L’industrie automobile investit aujourd’hui massivement dans de nouvelles technologies à faibles émissions ou à émissions nulles, par exemple les voitures électriques. Mais la densité énergétique des batteries est inadaptée à l’utilisation pour l’aviation ou le transport maritime longue distance. Le transport ferroviaire reste la solution la plus efficace d’un point de vue énergétique, notamment pour le fret moyenne et longue distance. L’aviation doit passer à l’utilisation de biocarburants avancés et de carburants de synthèse sans carbone. Pour le transport maritime à longue distance et les véhicules utilitaires lourds, les biocarburants, le biogaz et les carburants de synthèse peuvent jouer un rôle, pour autant que la totalité de leur chaîne de production soit décarbonée. Étant donné que 75 % de la population vit dans des zones urbaines, l’aménagement de la ville, la construction de pistes cyclables et de voies piétonnières sûres, la mise en place de transports publics locaux propres, les nouvelles technologies (livraison par drones), et l’offre de services de mobilité, y compris de services de partage de voitures et de vélos, auront une incidence sur la mobilité ;
  4. Faire de l’économie circulaire et d’une industrie européenne compétitive un élément essentiel permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre : circuits courts, recyclage, matériaux, captation de CO2, production d’acier primaire à partir d’hydrogène, nouveaux concepts commerciaux autour du réemploi et de services complémentaires ;
  5. Développer une infrastructure de réseau intelligent garantissant une interconnexion et une intégration sectorielle optimales dans toute l’Europe. Cela implique une coopération transfrontalière et régionale accrue ;
  6. Tirer le meilleur parti de la bioéconomie et créer des puits de carbone essentiels : l’agriculture et la foresterie de l’Union vont devoir à la fois fournir suffisamment de denrées alimentaires, d’aliments pour animaux et de fibres, et dans le même temps soutenir le secteur de l’énergie ainsi que divers secteurs industriels et de la construction. Une économie à zéro émission nette nécessitera des quantités croissantes de biomasse par rapport à la consommation actuelle. Il existe des systèmes agricoles améliorés, et notamment des techniques d’agroforesterie permettant d’utiliser de manière optimale les ressources en nutriments. Ces techniques augmentent la teneur en carbone du sol mais favorisent également la biodiversité et améliorent la résilience de l’agriculture au changement climatique. Reboiser et restaurer les terres forestières dégradées ;
  7. Lutter contre les émissions de CO2 résiduelles par le captage et stockage de carbone.

Si ce rapport n’écarte pas la voiture à hydrogène, c’est sur l’électrification, mais aussi un changement d’usage de la voiture, la réduction des déplacements, et l’efficacité énergétique qu’il faudra parier si l’on veut y arriver. Les scénarios qui mettent en avant l’hydrogène nécessitent davantage d’électricité pour produire cet hydrogène.

3 – L’Ademe relativise les prospectives très, trop ambitieuses de l’Afhypac.

Un impact global, du puits à la roue, qui varie de 68 à 210 geCO2/km.

« L’hydrogène n’est qu’un vecteur. Aussi, son impact environnemental dépendra de la source primaire dont il est issu, du procédé de fabrication, de la logistique d’approvisionnement mais aussi des impacts liés à la fabrication du véhicule lui-même et de ses équipements.
L’ADEME a mandaté une analyse de cycle de vie en 2013, donnant un premier aperçu des différents impacts liés au parcours d’un km par un véhicule hydrogène. L’impact global, « du puits à la roue », varie ainsi de 68 à 210 geCO2/km ». (Ademe)

Les principaux enseignements que l’ADEME retire de ces travaux sont les suivants :

  • Le bilan environnemental est largement tributaire de la source primaire utilisée pour fabriquer l’hydrogène : mix électrique du réseau, gaz naturel (technologie SMR : vaporeformage de méthane). Sur les impacts concernant le changement climatique et l’épuisement des ressources naturelles, la mobilité hydrogène n’a d’intérêt que si l’hydrogène est produit à partir de sources d’énergies renouvelables.
  • La logistique de transport de l’hydrogène, entre le point de fabrication et la station-service, est un facteur de premier ordre dans le bilan. Il est donc fortement recommandé de limiter les distances d’acheminement (<100 km) et de préférer une production locale d’hydrogène pour des usages locaux.

De l’énergie décarbonée ?

La demande nouvelle d’hydrogène sera principalement satisfaite par des méthodes économiques de production décarbonée qui devraient aussi satisfaire les utilisateurs actuels d’hydrogène comme matière première. En 2030, l’hydrogène destiné aux transports, aux bâtiments et à l’industrie serait produit à 90% à partir de sources sans carbone, que ce soit par électrolyse centralisée ou distribuée, ou par vaporéformage du biométhane ou du gaz naturel allié au captage du carbone. (AFHYPAC)

« L’hydrogène industriel est aujourd’hui très largement produit à partir de ressources fossiles, gaz naturel et produits pétroliers, via les procédés de vaporeformage et d’oxydation partielle. Son emploi conduirait ainsi à l’émission de 10 M tonnes équivalent CO2, soit 7,5% des émissions de gaz à effet de serre de l’ensemble du secteur industriel national » (Ademe).

Autres enseignements de l’Ademe :

  • si l’hydrogène industriel est produit à un coût faible dans les sites industriels (de 1,5 à 2 €/kg), le conditionnement et l’acheminement en détail aux sites consommateurs conduit à des prix élevés, entre 10 et 20 €/kg.  L’hydrogène produit par électrolyse ou à partir de ressources biomasse peut être compétitif sur ce segment.
  • le transport d’hydrogène par camion a un impact environnemental de premier ordre. Il est donc préférable de produire l’hydrogène au plus près des lieux de consommation pour réduire au maximum cette distance d’acheminement.
  • Le rendement de l’électrolyse – permettant via un courant électrique de décomposer la molécule d’eau en hydrogène et oxygène – est actuellement de l’ordre de 70%. La compression de ce gaz est également consommatrice d’énergie, et la recombinaison de la molécule d’eau dans la pile, pour fournir de l’électricité à nouveau, se fait avec un rendement de l’ordre de 45%. Le rendement global de la chaîne, de l’électricité primaire à l’électricité utile restituée, se situe ainsi dans une fourchette de 20 à 30% selon les applications, la pression de stockage considérée, les schémas logistiques, etc.
  • la manipulation de l’hydrogène comporte des risques, en particulier d’inflammation et d’explosion. Il présente certaines caractéristiques physico-chimiques qui, par plusieurs aspects, facilitent ou complexifient la maîtrise de ces risques par rapport à d’autres gaz et liquides.
    • Une propension à fuir plus importante : la molécule d’hydrogène est de petite taille et de faible viscosité, ce qui facilite les fuites ;
    • Une probabilité d’inflammation plus élevée, liée à une énergie minimale d’inflammation faible, qui peut être apportée par une flamme ou une étincelle ;
    • Une probabilité d’explosion à l’air libre plus faible compte tenu d’une forte diffusivité qui réduit le risque de formation d’un nuage explosif en milieu non confiné ;
    • Une combustion plus rapide, favorisant le phénomène de déflagration ;
    • Une flamme peu visible et peu radiative.

 

Énorme explosion d’une station d’hydrogène à Sandvika, en Norvège, le 10 juin 2019.

L’explosion de cette station de distribution d’hydrogène a conduit les constructeurs Hyundai et Toyota à suspendre provisoirement leurs livraisons de véhicules à hydrogène.

La fuite d’hydrogène serait due à une erreur de montage d’un bouchon sur le réservoir haute pression. L’hydrogène y est stocké à une pression de 700 bars. A partir d’une concentration de 4% d’hydrogène dans l’air, le mélange devient détonnant.

D’autres explosions ont eu lieu en Corée, la patrie de Hyundai, ou à Santa-Clara, en Californie.

4 – La position du PDG de Volkswagen, Herbert Diess : « la pile à combustible est un non-sens. L’efficience énergétique est le paramètre le plus important. »

Nous devons prendre une décision maintenant. Nous ne pouvons plus débattre d’ouverture technologique, cela n’aidera pas, nous devons changer de système. Je pense que le temps du débat est terminé, la situation est claire : les objectifs climatiques ne peuvent être atteints qu’avec les véhicules électriques. L’hydrogène est moins efficient.

Pour la même distance parcourue avec l’hydrogène, on consomme 3 fois (ou 2,5 fois) plus d’énergie qu’avec l’électricité directement. 

la voiture aux carburants synthétiques consomme trois fois plus d’énergie primaire que la voiture électrique. La voiture à hydrogène consomme 1,7 fois plus.

Lire ici : La fabrication de la pile à combustible et du réservoir capable de résister à une pression de 700 atmosphères est énergivore.

Pour Negawatt, le power-to-gas et la méthanation (fabrication de méthane de synthèse obtenu à partir d’hydrogène, lui-même produit à partir d’électricité) émergent comme des clés de voûte incontournables des systèmes énergétiques de demain. A condition que l’hydrogène soit intégralement produit à partir d’EnR. Mais est inadapté aux transports, inefficient et coûteux.

Pour le PDG de Total, Patrick Pouyanné, il n’y a pas d’horizon à 10 ans pour la filière hydrogène :

Quand on fait les calculs économiques et que l’on regarde la filière hydrogène, on a du mal à se convaincre qu’elle a un horizon à 10 ans. Cela coûte encore très cher. La batterie électrique a aujourd’hui un temps d’avance. Toyota, qui était complètement allé sur l’hydrogène, est d’ailleurs revenu sur l’électrique.

Le mirage de l’énergie propre :

L’eau, une fois purifiée, c’est du H2O. L’hydrogène, ou plutôt le dihydrogène, c’est du H2. Il suffirait donc de retirer un atome d’oxygène pour produire le carburant propre, et hop, magie de l’électrolyse, l’eau se transforme en hydrogène, relâchant un atome d’oxygène.

La réalité, c’est que l’hydrogène est quasi intégralement fabriqué à partir de ressources fossiles, gaz et charbon, et que le rendement de la filière est catastrophique.

Faisons une liste des avantages et inconvénients de la voiture à hydrogène :

Avantages

  • la voiture n’émet que de la vapeur d’eau au pot d’échappement ;
  • voiture silencieuse ;
  • autonomie un peu supérieure à une Tesla ;
  • recharge rapide.

Inconvénients

  • un prix inabordable pour le particulier : (à partir de) 72.000 € pour la Hyundai Nexo, (à partir de)  78.900 € pour la Toyota Mirai ;
  • la très chère PAC a une durée de vie limitée (garantie 8 ans et 160.000 km, contre 1 million de kilomètres pour une batterie à 80%) ;
  • des voitures lourdes et encombrantes : il faut transporter la PAC et le moteur, mais aussi les réservoirs ;
  • pas de pollution à l’échappement, mais pas de solution aux particules émises par les freins et pneumatiques ;
  • un rendement minable : 20 à 30% ;
  • un réseau de distribution quasi inexistant en France et dans le monde ;
  • un prix du carburant rédhibitoire (entre 12€ et 17€/100 km, contre 9 €/100 km pour un véhicule thermique, et 1,5€/100 km – si l’on recharge à la maison – pour une voiture électrique à batterie, 3,6 €/100 km sur un superchargeur) ;
  • les fuites d’hydrogène et le risque sur les stations;
  • un seul véhicule acheté par un particulier en France.

En ce qui concerne la mobilité automobile, l’avenir appartient plus sûrement à l’entretien du parc existant et, pour les plus riches, à l’électrique.

Le véhicule automobile à hydrogène est un objet de curiosité horriblement cher, qui ne tient pas dans le temps. Un argument politique pour ne rien faire quand on est aux responsabilités, une promesse qui n’engage que celui qui a bien voulu acheter une voiture (hormis les 100 taxis parisiens, et les parcs d’entreprises liées à cette filière, ainsi que les régions et départements qui les payent sur fond d’argent public).

L’hydrogène est une opportunité pour palier l’intermittence des EnR. Trop d’énergie, on fabrique de l’énergie portable, et « stockable ».

Ce n’est pas une alternative rentable à la mobilité individuelle, ni à l’électromobilité. Et ce n’est pas non plus une alternative à la mobilité urbaine, périurbaine ou inter-cités. Tout juste une promesse politique pour repousser des solutions accessibles et efficientes. On remet à demain.

En attendant demain, la région Normandie investit aujourd’hui l’argent public dans les stations de distribution d’hydrogène, et le département de la Manche s’offre une flotte de voitures à hydrogène.

Et même 20 vélos à hydrogène et leurs stations de distribution, à destination du tourisme, mais aussi de l’insertion professionnelle. L’avantage par rapport au vélo électrique, c’est d’aller à l’une des deux stations, de recharger en deux minutes, plutôt que recharger à la maison la nuit ou ou bureau le jour pour quelques centimes.

Le budget pour les 20 vélos de 723.048 € (partagé entre différents partenaires, dont 581.729 € de subventions).

  • ADEME : 337.981 €,
  • conseil départemental de la Manche : 75.748 €,
  • Agglomération de Saint-Lô : 50.000 €,
  • Cherbourg-en-Cotentin : 50.000 €,
  • Région Normandie : 50.000 €, 
  • Région Aquitaine Limousin Poitou-Charentes dans le cadre de l’accompagnement au développement de la Société Pragma : 18.000 €.

Cela nous fait le vélo à 36.152 € TTC (dont 29.086 € d’argent public par vélo), mais avec les stations de recharge.

Mais si on avait choisi des vélos électriques, combien de personnes en insertion professionnelle disposeraient aujourd’hui d’un vélo à 1.585 € en moyenne ?

L’hydrogène pour la mobilité semble être une impasse, un mirage que l’argent public ne devrait pas payer. Et pourtant, c’est le contribuable qui paye.

 

Une réponse

  1. Julien Pacotte dit :

    Bonjour,

    On peut se demander si cet engouement pour l’hydrogène n’est pas piloté par l’industrie pétrochimique, même si je comprends bien (étant moi même atteint) qu’il y a une certaine fascination autour de l’électrolyse de l’eau.

    Le problème c’est qu’actuellement 95% (Chiffre avancé par le Groupe TOTAL) de la production est réalisée à partir d’énergie fossiles, le reformage du gaz naturel est actuellement le plus utilisé (50% de la prod environ) et le combustible le plus utilisé pour cette fonction est le gaz naturel CH4 que l’on fait réagir à haute température (850 à 950°C), sous pression (25 bars) et en présence d’un catalyseur, avec de l’eau dans deux réactions successives, appelées reformage à la vapeur d’eau.
    CH4 + H2O → CO + 3 H2
    CO + H2O → CO2 + H2
    C’est donc loin d’être une énergie décarbonée, puisque l’on émet du CO2 pour chauffer le mélange et produire la réaction et le CO2 devient un sous-produit cette réaction.

    Il y avait un projet d’installation d’une usine d’hydrogène « vert » à Port Mort près de Gaillon.
    Le projet consistait à produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau en utilisant de l’énergie hydroélectrique produite par l’eau de la seine. Sur le papier cela semblait intéressant.
    Visiblement le projet est mort dans l’œuf en 2017 car le coût de revient de la tonne de H2 était trop élevé. Dans ces conditions cela vas être difficile de faire baisser les 95% énergie fossile dans la production d’hydrogène .
    https://www.ouest-france.fr/normandie/normandie-un-site-de-production-d-hydrogene-en-sommeil-dans-l-eure-5425130

    Quelqu’un a peut-être d’autres infos sur le devenir de cette installation?

    Julien

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