La seule solution pour le transport : l’hydrogène

18 Janvier 2011
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La seule solution pour le transport : l’hydrogène
L’hydrogène est l’élément le plus répandu dans l’Univers (98%). Mais on ne le trouve sur Terre qu’à l’état combiné, car il est très réactif. C’est un des composants de l’eau (d’où son nom : hydro-gène) qui peut servir de matière première abondante. La combustion de l’hydrogène produit de l’eau et une énergie trois fois plus importante que celle de l’essence. Il est donc est a priori qualifiée pour servir de carburant.

Le H2, une réputation sulfureuse

Cependant, le H2 a la réputation sulfureuse d’être dangereux, car facilement explosif. Il est vrai que son explosion est particulièrement puissante, un atout finalement pour le moteur à explosion. Cependant, son explosion inopinée est très rare. Car elle ne peut s’exercer qu’en milieu confiné, en présence d’oxygène. Or la molécule de H2 est très petite, et 14 fois plus légère que l’air. De sorte que l’hydrogène s’échappe facilement vers la haute atmosphère par la moindre fissure. Son risque d’explosion dans une voiture est nettement moindre qu’avec le GPL, estiment les spécialistes du CEA (voir leur livre paru en 2008, "Hydrogène, énergie de l’avenir" », Omniscience).

Et son risque d’incendie est faible. Lors d’un congrès sur l’hydrogène, en 2001, on a projeté un film sur l’incendie d’une voiture à essence, qui est détruite au bout d’une minute, alors que la voiture à hydrogène reste intacte (avec une flamme nettement au-dessus de la voiture). On utilise le H2 depuis longtemps, puisque le premier bec de gaz a été inauguré à Paris en 1803, en utilisant du gaz de ville, qui renferme 50% de CO et 50 % de H2. Ce gaz de ville n’a été remplacé par GDF par le gaz naturel qu’à la fin des années 1960. L’hydrogène est utilisé depuis 3 ans sur des prototypes de BMW circulant en Allemagne, avec des pleins en self-service très proches de nos pleins actuels.

Le deuxième reproche fait à l’hydrogène est sa difficulté de stockage. Il est vrai que du H2 comprimé à 700 bars occupe un volume de 4,6 fois celui de l’essence (et 2 fois celui du GPL). Ce n’est pas dirimant (par exemple, en surélevant de 10 cm le plancher de l’habitacle d’une voiture actuelle, on pourrait stocker l’équivalent du double de son réservoir à essence). Le coût d’un réservoir en fibre de carbone de 150 litres est de 1000 € (avec un objectif de 300 € en 2015).

Un carburant utopique

Autre objection (citée, elle aussi par le rapport Syrota, qui qualifie l’hydrogène de carburant « utopique ») : il faudrait construire un réseau de distribution très coûteux en investissement et exploitation (un tel réseau de 1 000 kilomètre existe déjà entre la France et la Belgique). On pourrait se dire que l’on peut utiliser les 60 000 km du réseau GDF, qui ont déjà transporté du H2 concentré à 50%. Cependant le H2 pur corroderait les tuyaux, et il faudrait les remplacer au préalable. Mais on peut mélanger du gaz naturel et de l’hydrogène : on obtient un nouveau combustible, l’« hythane », très efficace dans les applications à flamme.

Il existe une solution beaucoup plus simple que le réseau: générer l’hydrogène par électrolyse sur le lieu même de sa distribution, garage de particulier ou station-service. Il suffit pour cela de disposer d’eau et électricité, dont les réseaux existent déjà.

L’hydrogène serait utilisé dans un moteur à explosion (solution BMW), profitant de ses progrès récents, et non dans une pile à combustible, qui nécessite du platine, dont la production mondiale serait très insuffisante (il faudrait la multiplier par 15).

Enfin, l’objection majeure à ce nouveau carburant est son coût. Mais en faisant le calcul, on obtient un cout de 1,45 € l’équivalent du litre d’essence, TVA et équivalent TIPP compris (alors que cette dernière taxe n’est pas envisagée avec la voiture électrique), tout en faisant économiser à l’Etat la prime de 5 000 euros promise pour l’achat d’un véhicule électrique. Cette prime coûtera annuellement à l’Etat 1 milliard d’euros avec 10 % de voitures électriques vendues, et la perte de TIPP 2,5 milliards d’euros par an quand les voitures électriques représenteront 10% du parc de voitures particulières.

Voici ce calcul :

1 litre essence = 3107 litres H2 8,67 kWh
/ 0, 7 rendement électrolyse 12,39 kWh
x 1,2 compression à 700 bars 14,86 kWh
Tarif vert EDF (hors pointe hiver) : 0,042 €/kWh 0,62 €/l
TVA 0,12 €/l
TIPP 0,61 €/l
Amortissement station 0,10 €/l
Total 1,45 €/l

Une arme anti-crise !

Dernier argument contre : le rendement est mauvais. C’est vrai : le rendement global serait de 15 %. Quel gâchis ! Mais c’est déjà bien mieux que le prix payé par nos anciens pour passer du transport hippomobile au chemin de fer, dont le rendement n’est que de 5 %.

Pour finir, un argument massif pour, cette fois: remplacer 60 milliards d’achat de pétrole (prévision pour 2012, avec un cours de l’or noir de 160 dollars) par une fabrication locale d’hydrogène, c’est convertir une dépense importante en emplois productifs. C’est une arme anti-crise !

Vous voulez en savoir plus sur ce sujet ? Lisez notre dossier consacré à l'énergie et ses enjeux.



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