Voiture : l’hydrogène mieux que l’électrique ?

8 Mars 2011
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Voiture : l’hydrogène mieux que l’électrique ?
Alors que l’attention se focalise sur la voiture électrique, la recherche-développement sur la voiture à hydrogène progresse. La majorité des investigations dans ce domaine concerne la voiture à pile à combustible (PAC), qui consomme de l’hydrogène en produisant de l’électricité. Cette solution a l’avantage de ne rejeter que de la vapeur d’eau. La PAC pourrait remplacer la batterie ions-lithium des voitures électriques, sans ses inconvénients majeurs : faible autonomie et long temps de recharge.

Une solution efficace mais encore trop coûteuse

Tous les grands constructeurs automobiles ont des prototypes de PAC qui fonctionnent de façon satisfaisante. Pourtant, aucune marque ne propose un modèle commercial. L’obstacle de cette technologie est financier : la PAC inclut une membrane polymère coûteuse, et surtout du platine qui sert de catalyseur, et qui nécessiterait 15 fois la production mondiale actuelle pour équiper les nouvelles voitures. Le coût déjà élevé de ce métal précieux croîtrait donc encore pour une production en série de voitures.

On recherche maintenant une solution moins coûteuse, dans le domaine du catalyseur notamment, sans succès pour le moment. Il y a cependant une autre technologie, bien moins glamour, puisqu’elle utiliserait l’hydrogène comme un vulgaire combustible dans un moteur à explosion. Sur le papier, ça marche, puisque l’hydrogène a un pouvoir explosif très supérieur à celui de l’essence. Un seul constructeur semble y croire vraiment, mais c’est BMW, excusez du peu ! L’entreprise bavaroise a déjà mis sur la route, il y a 3 ans, 15 prototypes qui font leur plein en hydrogène dans une station service fournie par Total, en self-service !

Des inconvénients en passe d’être levés

Cette solution conserve cependant de sérieux inconvénients, mais qui semblent en passe d’être levés. La première, est sa rentabilité décevante. BMW a trouvé la parade : au lieu d’utiliser un moteur à essence, un moteur diesel a été bricolé, en rajoutant à la compression élevée propre à cette technologie un allumage par étincelle. Le rendement obtenu est de 42%, meilleur qu’en turbo-diesel, et se rapprochant des 50% de la PAC.

Deuxième difficulté : le stockage de l’hydrogène. BMW utilise de l’hydrogène liquide, à une température de -253°C, dans un réservoir formé de deux coques d’acier séparées par du vide, qui pourrait conserver votre tasse de café chaude pendant un mois ! C’est une solution encombrante et coûteuse (25% de l’énergie de l’hydrogène pour cette liquéfaction).

La deuxième solution est le stockage d’hydrogène comprimé à 700 bars. Elle a reçu une impulsion décisive après le succès du projet européen StorHy, présenté par le CEA dans les locaux de PSA en juin 2008, et dont l’industrialisation se poursuit (l’objectif étant de faire passer le coût d’un réservoir de 150 litres de 1000 à 300 euros d’ici 2015). Le réservoir utilise une coque en fibre de carbone, et un « liner » en polymère innovant, qui assure l’étanchéité. Elle a satisfait aux trois principaux critères du cahier des charges :

- Durée de vie : 15 000 cycles de remplissage (20-875 bars) sans perte notable de propriétés (norme en vigueur) ;

- Etanchéité : taux de fuite au minimum 20 fois inférieur à la valeur demandée par la norme (1cm3/L/h) ;

- Sécurité : les réservoirs ont démontré leur résistance à des pressions internes supérieures à la pression d’éclatement fixée par la norme (1645 bars, près de 2,5 fois la pression de service). Un tel réservoir de 150 litres assurerait une autonomie de 700 km.

Un réseau encore hors de prix

Troisième objection à l’hydrogène : un réseau de distribution spécifique d’hydrogène serait hors de prix. Deux solutions sont envisageables :

- on pourrait utiliser le réseau GDF qui dessert 77% des ménages français, à condition de remplacer les tuyaux tels qu’ils sont, qui se corroderaient avec de l’hydrogène pur. Pas impossible, mais coûteux (encore que le gaz naturel ne cessera de se renchérir … ce qui serait moins le cas pour l’hydrogène, fabriqué par électrolyse à partir de l’électricité de centrales nucléaires, dont le prix de revient ne dépend qu’à 5% de celui de l’uranium). Des essais ont montré qu’on pouvait mélanger sans inconvénient du gaz naturel et de l’hydrogène dans le réseau existant, formant un nouveau gaz baptisé « hythane », qui pourrait être une parade partielle à l’augmentation du prix du gaz naturel.
- générer l’hydrogène par électrolyse localement sur le lieu de sa distribution (garage particulier ou station-service). Cela ne nécessiterait que de l’eau et de l’électricité, dont les réseaux de distribution existent déjà.

Rappelons que notre calcul du coût de l’hydrogène généré par électrolyse montre un coût équivalent du litre d’essence de 1,45€/litre, TVA et TIPP compris. Face à l’augmentation de l’or noir, l’hydrogène comprimé aurait le même usage que les hydrocarbures pour le transport routier et maritime, ce qui ne sera pas le cas de la voiture électrique, qui ne devrait remplacer que 6 % du pétrole actuellement utilisé pour le transport. Notons que BMW et PSA viennent de renforcer leur coopération … que nous leur suggérons d’étendre à la sortie d’un modèle commercial à l’hydrogène.



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