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“ Véhicules à hydrogène : ''Il y a des choses qui se font et ce n'est pas purement spéculatif'' ”

L'avènement du véhicule électrique à batterie pourrait constituer un tremplin pour le véhicule hydrogène via le potentiel de la pile à combustible utilisée comme prolongateur d'autonomie des batteries, selon Daniel Clément. Une solution adaptée à la filière française.

Interview  |  Transport  |    |  Rachida BoughrietActu-Environnement.com
   
“ Véhicules à hydrogène : ''Il y a des choses qui se font et ce n'est pas purement spéculatif'' ”
Daniel Clément
Directeur scientifique adjoint à l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie
   

Actu-Environnement.com : Dans le secteur des transports, où en est-on aujourd'hui sur les recherches et les tests de véhicules à pile à combustible en France ?

Daniel Clément : Plusieurs projets de flottes captives de véhicules à hydrogène ont été déposés dans le cadre de l'un des volets de l'Appel à manifestation d'intérêt (AMI) lancé par l'Ademe et le gouvernement qui s'est clôturé fin août dernier. Les projets sont actuellement en cours d'instruction. Si les grandes options technologiques sont maintenant à peu près partagées par les acteurs de la filière (hydrogène embarqué sous pression 350 bars ou 700 bars), il reste à concevoir et à valider les véhicules d'une part, les services et les modalités d'utilisation d'autre part, à une échelle et dans des conditions préfigurant un déploiement industriel.

Les applications de l'hydrogène bas carbone et des piles à combustible dans le domaine de la mobilité constituent des enjeux d'ici 2020 et tout spécialement la démonstration de leur complémentarité avec la traction électrique qui fait également l'objet d'un autre AMI qui s'est terminé fin décembre. Dans le cadre de cet appel à projet, il était possible pour les industriels de l'hydrogène de répondre sur le volet prolongateur d'autonomie (range extender) qui consiste à remettre une source à bord et permettrait de pallier une des contraintes du véhicule électrique qui est la faible autonomie, la durée de recharge, mais aussi le coût et le poids des batteries embarquées. Des projets de ce type pourront à nouveau être proposés dans l'AMI sur la "mobilité hydrogène" qui va être ouvert dès la fin du mois de janvier.

AE : En quoi les piles à combustible peuvent-elles constituer une réelle alternative pour alimenter les moteurs électriques ?

DC : Intégrer les technologies hydrogène aux véhicules électriques permettrait non seulement d'allonger l'autonomie des batteries qui dépasse rarement les 200 kilomètres mais aussi de diminuer significativement le temps de charge classique. La pile à combustible stocke de l'énergie comme le fait une batterie, mais sous forme d'hydrogène. Elle fait réagir du dihydrogène (H2) avec du dioxygène de l'air (O2) pour former de l'eau et de l'énergie électrique. L'équipementier Michelin propose déjà un système de piles à combustible pouvant remplacer un pack de même dimension de batteries d'une voiture électrique. Dans ce projet baptisé ''Véhicule urbain à H2'', le prolongateur d'autonomie à pile à combustible développe une puissance de 5 kWh et est couplé à une batterie lithium-ion de 2,4 kWh. Environ 1 kg d'hydrogène est stocké sous une pression de 350 bars dans un réservoir en composite, ce qui permet une autonomie de 150 km. Ce dispositif est donc capable de se substituer aux systèmes de batterie appliqués à de petits véhicules à vocation urbaine ! On peut dire que le véhicule électrique est un proto-véhicule à pile à combustible.

AE : Pourtant, l'hydrogène n'est pas la priorité des constructeurs, y compris les Français Renault et Peugeot-Citroën, pour des questions de coûts. Ils misent sur le marché des véhicules hydrides et électriques équipés de batterie et investissent pour justement les optimiser.

DC : Si on parle de coûts, ceux-ci ne peuvent que baisser, grâce à la R&D. Par exemple, depuis 10 ans, la quantité de platine utilisée dans la fabrication de pile à combustible a été fortement réduite avec bien sûr une réduction significative sur son coût mais aussi à travers les coûts décroissants qui résultent systématiquement d'une production industrielle. La plupart des constructeurs ont déjà lancé de programmes de recherche sur l'hydrogène. A l'instar de l'Allemand Daimler, des Japonais Honda et Toyota ou de l'Américain General Motors qui sont parmi les plus avancés. En France, Renault et PSA ne sont pas complètement absents mais ne sont pas très actifs, il est vrai, sur ce secteur, alors qu'ils avaient contribué à structurer la filière française à la fin des années 90. Mais aucun de ces deux constructeurs nationaux ne s'est depuis engagé de manière stratégique sur le véhicule hydrogène, contrairement à leurs concurrents étrangers. Un projet de prolongateur d'autonomie composé d'une pile à combustible est toutefois mené par Renault sur des Kangoo, en partenariat notamment avec Solvay et SymbioFCell en région Franche-Comté.

AE : Les Français sont-ils au point mort en matière d'innovation sur cette technologie ?

DC : De nouveaux entrants français sur ce marché sont en revanche plus dynamiques comme Air Liquide, spécialiste français de l'hydrogène industriel, Michelin et de petits constructeurs de véhicules urbains de transport ou d'entretien et de voitures sans permis. Début octobre 2011, Air Liquide a organisé des essais de 12 véhicules électriques à piles à combustibles sur le circuit de Marcoussis, près de Paris. Une station de distribution d'hydrogène bi-pression 350 et 700 bars conçue et développée par Air Liquide, a permis aux véhicules de faire le plein en 5 minutes lors de ces essais, avec un pistolet qui ressemble à celui des pompes à essence. De leur côté, Michelin et le constructeur FAM Automobiles ont développé la citadine F-City H2, premier véhicule roulant à l'hydrogène immatriculé en France. La commercialisation de la citadine est annoncée pour 2015-2016.

Les choses bougent quand même en France même si le pays accuse des retards qui s'expliquent notamment par la priorité donnée aux véhicules électriques à batterie et une stratégie commerciale axée sur les performances des moteurs diesel. Il y a des choses qui se font et ce n'est pas purement spéculatif. Les acteurs s'organisent et l'association française de l'hydrogène et des piles à combustible (AFHYPAC) regroupe aujourd'hui au total une quarantaine d'acteurs.

AE : Oui, mais à l'heure où Paris déploie les bornes pour son projet Autolib', aucune station de distribution d'hydrogène n'existe encore en France faute de soutien public. Or, l'Allemagne en compte déjà une quinzaine et l'hydrogène reste plus cher à produire que l'énergie des voitures électriques. Comment lever ces obstacles majeurs à la filière ?

DC : De nouveaux projets de stations pourraient être proposés dans le cadre du prochain AMI. Mais pour justifier la mise en place d'une première borne qui coûte environ 1 million d'euros au niveau national, il faut qu'il y ait suffisamment d'applications liées à l'hydrogène à mettre sur le marché pour amortir ces investissements. Or, actuellement comme il n'y a pas d'application, le modèle économique n'est pas bouclé. Ce sont des vrais projets en rupture ! Pour lever ces blocages et obtenir un cadre réglementaire adapté, il est nécessaire qu'il y ait des démonstrateurs. L'Etat et l'Ademe peuvent toutefois apporter des aides via les appels à projets mais il manque encore un vrai business model. Nous sommes pour l'instant à un moment charnière de la filière en France alors que des solutions technologiques existent et sont prêtes. Il y a un marché potentiel mais seulement à terme quand seront compensés les coûts et seront engendrés des profits raisonnables.

AE : Si vous prévoyez à terme le développement de la filière, une commercialisation de masse de véhicules à pile à combustible est-elle possible d'ici à 2020 voire 2050 comme le préconise votre Feuille de route ?

DC : Quelques centaines de véhicules à pile à combustible sont déjà mises sur le marché au niveau mondial notamment par le Japonais Toyota et le Coréen Hyundai. Mais les premiers véhicules commercialisés en masse sont annoncés pour 2015 avec l'Allemagne qui vise 100.000 voitures à hydrogène par an. Or, en 2000, on annonçait déjà la vente dans 5 ans de ces véhicules ! Plus de 10 ans après, on continue à réaliser des démonstrateurs pour tester la faisabilité de ces technologies et leurs potentialités en condition d'usage préalable nécessaire à leur déploiement à terme.

Il faut continuer à développer la R&D pour lever les verrous technico-économiques-législatifs mais aussi soutenir, par priorité, les innovations déjà concurrentielles sur certains marchés porteurs où les piles à combustible sont une alternative viable, comme les chariots élévateurs ou autres engins de manutention dans les entrepôts. La pile à combustible étant susceptible de fournir l'alimentation électrique pour plusieurs usages allant du véhicule électrique au téléphone portable en passant par le stockage d'énergie et la cogénération dans des réseaux intelligents pouvant alimenter les bâtiments.

Réactions14 réactions à cet article

 

Pour des raisons de sécurité et d'économie la solution passe par les hydrures métalliques testés par le CEA. Recharger sa voiture en trois minutes avec 300grammes d'hydrures pour réaliser 150 km de plus est un bon début, quand les constructeurs auront compris que la barrière psychologique se situe à 400 km, ils ne feront plus concurrence au vélo en beaucoup plus cher.

Lefrançois | 14 janvier 2012 à 17h42
 
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personnellement pour la voiture je n'y crois, pas sachant qu'il ne s'agit pas non plus de faire de l'acharnement thérapeuthique sur un concept de déplacement qui arrive en bout de course sous sa forme actuelle ,et qui nécessite une réforme compléte et pas simplement technologique.Par contre dans les batiments associé avec de l'energie photovoltaique cela devient beaucoup plus intéressant :photovoltaique la journée avec production d'hydrogéne (individuelle ou groupée) ,et production d'éléctricité grace à l'hydrogéne la nuit.

lio | 16 janvier 2012 à 11h11
 
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Hydrogène = électricité = vecteur d'énergie.
Quand l'ADEME aura compris ça ils auront tout compris et l'état (nous) arrêtera de subventionner des majors de l'industrie dont les investissements ne reviennent qu'aux plus riches.
Pour l'heure la production d'hydrogène pour l'industrie se fait par craquage d'hydrocarbures

chocard | 16 janvier 2012 à 11h26
 
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Vous pensez a tout les pots vin que nos cher politiciens reçoivent des pétrolières ,je ne suis pas sur qu'ils soient prêt a se passé de ces petits cadeaux ,et n'oubliez pas tout les brevets qui ont été acheter par les pétrolières afin qu'il n'y ai pas de compétition avec leur or noir et polluante .Vous regardez a Dubaï ce qui ce passe le gaspillage d'argent dans le désert et la mer pendant que le peuple crève de fin ,ce monde la je ne pense pas que l'auto électrique ou a dihydrogène les intéresse
Merci ça m'a fait du bien ...

Green | 18 janvier 2012 à 00h42
 
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C'est bien beau tout cela, mais d'où vient l'hydrogène ?
Pour l'instant, à 95% du pétrole ! (voir Chocard ci-avant)
d'autre part l'H2 est un gaz fugace, dangereux, qui a fait des morts dans l'industrie chimique !

mon avis | 19 janvier 2012 à 09h12
 
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VEHICULE A HYDROGENE Il ne s'agit pas d'y croire ou de ne pas y croire mais d'en faire l'analyse elementaire a partir de donnéees physiques
Pour alimenter un vehicule a hydrogène il faut d'abord produire un hydrogene sans emmettre de GES ; aujourd'hui par electrolyse Rendement aujourd'hui 70% demain 85% ? ensuite le comprimer à 350 ou 700 bars rendement des compresseurs dans ces conditions 60 à 80% environ ensuite la pile a combustible embarquée sur voiture ; rendement aujourd'hui 45% demain combien ? 60% au maximaum ensuite rendement convertisseurs et moteur electrique, là le rendement est plus elevé de 90 à 94%
Faites le bilan aujourd'hui rendement global environ 17% demain rendemnt possible environ 36% Comparez avec le vehicule 100% electrique (rendement chargeur 98% rendement charge et decharge d'une batterie au lithium > 85% rendement convertisseur moteur 90 à 94%) Le rendemnt de l'electricité a la roue est avec la technologie actuelle bien superieur à 70% . Viser dans un contexte futur d'energie propre rare et couteuse une solution hydrogène qui depense deux a trois fois plus d'energie que la solution electrique est ce une bonne solition ? Cerise sur le gateau dans un vehicule electrique on recupere l'energie cinetique avec un rendement superieur a 70% dans un vehicule a hydrogène ou l'hydrogène est stocke sous pressionn ce ne sera pratiquement pas possible.
Gaspiller l'énergie n'est pas la solution du futur

fleurent | 19 janvier 2012 à 11h05
 
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le stockage d'hydrogène sous forme solide est la prochaine révolution technologique (énergie et transport)

cf les tests actuels du CEA

sam | 19 janvier 2012 à 11h23
 
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@ fleurent : merci pour les calculs de rendements mais je continu à penser qu'il faut regarder les choses plus globalement. J'insiste donc sur un rendement global et en énergie (et pas sur un vecteur énergétique, quizz du rendement de production de l'énergie électrique par exemple)
D'autre part votre rendement de récupération d'énergie cinétique n'est pas juste car il faut déduire l'énergie nécessaire à mettre en mouvement la voiture + le système permettant de récupérer l'énergie. En gros une voiture passe une grande partie de son temps a s’arrêter et a démarrer. Quand on la surcharge d'un récupérateur d'énergie il faut aussi être capable de mettre en mouvement cet élément et ce n'est pas négligeable du tout.

chocard | 19 janvier 2012 à 11h50
 
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J'ai lu un commentaire concernant hydrogène solide qui m'a interpellé pourrait-on élaborer un peu plus ,par exemple la méthode de le solidifier car effectivement sa pourrait être très intéressant pour l'avenir .
Merci

Green | 19 janvier 2012 à 18h03
 
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Il est évident que si les politiques n'étaient pas achetés par les trusts du pétrole, nous aurions depuis bien longtemps des énergies propes...

Othello | 19 janvier 2012 à 21h12
 
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Pour chocard D'accord pour voir le problème sur un plan global. Je pense que je ne me suis,pas exprimé de façon tres claire. Dans la comparaison je pars chaque fois de l'electricite car dans l'etat de l'art actuel industriel on ne sait pas produire de l'hydrogène autrement que par electrolyse si on ne veut pas generer de CO2 (la majeur partie de l'hydrogene produit aujourd'hui est par cracking donc generatrice de C02). Les chiffres que je donne sont le fruit d'un travail d'équipe fait avec des chercheurs allemnds.
Sur la recuperation je ne partage pas votre point de vue on compare pour un même trajet les energies. De toutes façon il faut fournir l'énergie cinetqique avec un systeme tout electrique on la recupere (au carré des rendements près) aux ralentissements. Le gain 5 à 20%,depend beaucoup du type de circuit du vehicule
Pour aller plus loin sur la voiture a hydrogène B.Obama a interdit de continuer a donner des credits publics pour cette solution.
Le rendement d'un physicien n'a rien a voir avec celui d'un financier et on ne peux pas envisger le futur sans regerder les phenomènes physiques de base qui influent le rendemnt energetique
Pour psitt le stockage par air comprime pourra etre une solution quand l'on reussira mieux a echanger les energies calorifiques de compression et de detente.,Il y a , en petite puissance des travaux tres interessants faits a ce sujet a l'EPFL de Lausanne. Aujourd'hui ce n'est pas une solution de grande puissance demain on peut l'espere

fleurent | 19 janvier 2012 à 23h07
 
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Réponse à Fleurent
Votre calcul de rendement part de l'électrolyse, mais n'incorpore pas le rendement pour produire l'électricité nécessaire! En l'incorporant, le rendement global chute à 6% !...

mon avis | 20 janvier 2012 à 12h00
 
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Autonomie : 600 km pour la Honda FCX Clarity (voiture entièrement H2). Quand l'article dit + 150 km, c'est un simple prolongateur d'autonomie de 5 kW avec seulement 1Kg d'hydrogène embarqué.
Sécurité : réservoir de stockage filés carbone, testé aux tirs à balles réelles. Test de mise à feu véhicule H2 versus véhicule réservoirs à essence : celle a essence intégralement brûlée, rien pour la voiture H2 (en 120 s, H2 a brûlé en flamme verticale sans endommager le véhicule. Vous êtes dans le fantasme Zepellin (dont l'enveloppe a brûlé, pas l'hydrogène). La norme Européene EC79 valide la sécurité et l'homologation du stockage sous pression pour voitures.
Stockage : les hydrures de magnesium techno CEA/CNRS ne conviennent pas aux véhicules roulant.
Hydrogène sans CO2, produit par les industries chimiques et actuellement brûlées dans l'atmopshère, dit H2 "fatal" = 50 000 tonnes H2 pur par an = 330 000 voitures à H2 en France !
Hydrogène "vert" par électrolyse : si produit sur coût marginal des ENR (éolien, photovoltaïque) permet de rentabiliser les parcs ENR en les utilisant à 100% de leur capacité, au lieu de seulement 30% aujourd'hui (énergie disponible quand le réseau électrique n'en a pas besoin !!!).
Ce n'est pas le rendement qui compte, c'est un complet faux problème : ce qui compte, c'est une énergie propre, renouvelable, à un coût compétitif (comparé aux autres solutions).

bdam | 25 janvier 2012 à 18h57
 
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... et juste pour en finir avec la question du rendement, vous oubliez que le rendement d'une centrale nucléaire actuelle (réacteurs basse température) n'est que de 30%, avec un espoir d'atteindre 45% sur la future génération VTHR1000 haute température. Ajoutez à cela 16% de perte sur le réseau de transport (transformateurs compris), et vous pouvez recommencer tous vos calculs par rapport à l'utilisation directe des ENR pour produire de l'hydrgène, avec les électrolyseurs nouvelle génération éliminant les compresseurs (ex avec l'américain Askel, l'anglais ITM Power, etc).
Pour l'Allemand RWE, l'hydrogène est le 2ème meilleur choix de stockage des ENR, après le pompage hydraulique. Les Danois, les Suédois, les Anglais, les Italiens, les Japonais et les Coréens sont en train de faire le même choix.
Le gouvernement anglais vient d'annoncer le 17 janvier son Plan Carbone (80% de réduction de GES), et l'hydrogène en est pleinement partie prenante. Les Allemands investissent 2 Md€ dans l'infrastructure de distribution H2 (plan H2 Mobility). Etc. Faudrait ouvrir les yeux un peu...

bdam | 26 janvier 2012 à 10h47
 
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