Les véhicules à hydrogène continuent d’être fabriqués par les concessionnaires automobiles et fréquentés par les consommateurs écologistes dans le cadre des efforts visant à réduire leur dépendance aux combustibles fossiles.
L'hydrogène peut être produit à partir de combustibles fossiles pour constituer une source d'énergie presque exempte d'émissions de carbone. L'hydrogène peut également être produit à partir d'autres sources renouvelables comme la biomasse, par électrolyse de l'eau ou par le gaz naturel.
Les véhicules à hydrogène, également appelés véhicules électriques à pile à combustible (FCEV), sont plus efficaces que les moteurs à combustion interne traditionnels. Ils ont également l’avantage de n’avoir que de l’eau pour leurs émissions. On dit qu’un kilogramme d’hydrogène gazeux génère environ la même quantité d’énergie qu’un gallon d’essence.
Comment ça marche ?
L'hydrogène gazeux est utilisé comme source d'énergie pour alimenter le moteur de la voiture et produire de l'électricité. Ensuite, un moteur électrique propulse le véhicule.
L'hydrogène gazeux est stocké dans la voiture dans un réservoir d'hydrogène. L'hydrogène est ensuite mélangé à l'oxygène dans une pile à combustible. La pile à combustible génère par conséquent de l'électricité pour alimenter un moteur situé près des roues du véhicule. Par conséquent, les véhicules à hydrogène sont un type de véhicule électrique, mais en revanche, ils n'ont pas besoin d'être alimentés en électricité par une batterie. Cependant, le processus de production d'électricité au sein de la pile à combustible subit une perte d'efficacité par rapport à une voiture électrique dans laquelle l'électricité provient directement d'un pack de batteries chargé sur le secteur.
L’hydrogène étant un carburant propre, les moteurs de voitures à hydrogène ne produisent pas de sous-produits nocifs comme le dioxyde de carbone (CO2), principale cause du réchauffement climatique.
Le type de pile à combustible le plus courant pour les véhicules est la membrane électrolytique polymère (PEM). Les véhicules à pile à combustible peuvent être alimentés soit par de l'hydrogène gazeux pur stocké directement sur le véhicule, soit par un carburant secondaire qui transmet de l'hydrogène comme le méthanol, l'éthanol ou le gaz naturel.
Approvisionnement en hydrogène
Pour qu’un système de transport à l’hydrogène fonctionne, il est important de développer deux choses : une autoroute de l’hydrogène efficace et étendue et un véhicule à hydrogène fiable.
Les autoroutes de l'hydrogène sont une série de stations de ravitaillement en hydrogène sur un itinéraire bien connu. Il est essentiel de développer des autoroutes de l'hydrogène pour promouvoir l'utilisation de véhicules à hydrogène. Cela s'explique principalement par le fait que l'hydrogène possède une faible quantité d'énergie par volume. Ainsi, pour comparer un carburant à l'hydrogène à un carburant normal, il faut un grand réservoir pour faire le plein rapidement et souvent.
Avantages et inconvénients des voitures à pile à combustible à hydrogène
Avantages :
– Renouvelable et facilement disponible :
L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'Univers et, malgré les défis associés à son extraction de l'eau, il constitue une source d'énergie particulièrement abondante et renouvelable, parfaite pour nos futurs besoins zéro carbone en matière d'approvisionnement combiné en chaleur et en électricité.
– Plus puissant et économe en énergie :
La technologie des piles à combustible à hydrogène fournit une source d'énergie à haute densité. Elle présente également une efficacité énergétique supérieure à celle des combustibles fossiles. L'hydrogène possède la teneur énergétique la plus élevée de tous les combustibles courants en termes de poids.
– Réduit l’empreinte carbone : L'hydrogène est une source d'énergie propre et flexible qui permet de soutenir les stratégies énergétiques zéro carbone. En fait, les piles à combustible à hydrogène ne rejettent pas de gaz à effet de serre. Cela signifie qu'elles n'ont pas d'empreinte carbone pendant leur utilisation.
– Aucune pollution acoustique :
Les véhicules à pile à combustible ressemblent beaucoup aux voitures électriques. Les véhicules à hydrogène sont beaucoup plus silencieux que ceux qui utilisent des moteurs à combustion interne conventionnels.
– Temps de charge :
Faire le plein d'une voiture à hydrogène est très similaire à faire le plein d'essence ou de diesel, et c'est aussi rapide qu'il faut environ 5 minutes pour faire le plein. C'est sans aucun doute un avantage par rapport aux longs temps d'attente pour recharger une voiture électrique.
– Long cycle de vie : Les piles à combustible à hydrogène offrent une plus grande efficacité en termes de temps d’utilisation.
Inconvénients :
– Infrastructures hydrogène :
L’une des principales raisons de la lenteur de l’adoption des véhicules à hydrogène est l’infrastructure existante. Par exemple, selon UK H2 Mobility, il existe actuellement 11 stations d’hydrogène ouvertes au Royaume-Uni. C’est évidemment bien moins que le nombre de stations-service et de bornes de recharge publiques pour véhicules électriques, mais il est prévu d’ouvrir davantage de stations-service à hydrogène. Pour l’instant, cependant, l’absence de station-service à proximité est clairement peu pratique pour de nombreuses personnes.
– Stockage et approvisionnement en hydrogène :
Le stockage et le transport de l'hydrogène sont plus complexes que ceux des combustibles fossiles. Cela implique des coûts supplémentaires à prendre en compte pour les piles à combustible à hydrogène comme source d'énergie.
– Hautement inflammable :
L'hydrogène est une source de carburant hautement inflammable, ce qui nécessite une attention particulière en matière de sécurité.
– Coût:
Le coût d'une unité d'énergie produite à partir de piles à combustible à hydrogène est en réalité plus élevé que celui des autres sources d'énergie, y compris des panneaux solaires. Cette situation devrait changer dans un avenir proche à mesure que la technologie progresse, mais ce coût constitue actuellement un obstacle supplémentaire à une utilisation plus étendue de l'hydrogène, même s'il est plus efficace une fois produit.
Les voitures à hydrogène sont-elles déjà disponibles sur le marché ?
Oui, les véhicules à hydrogène sont passés par le stade du prototype et des tests, et sont déjà produits par certains des principaux constructeurs automobiles, mais encore en nombre limité. Ils ne sont pas encore aussi populaires que les voitures électriques pures « EV ».
Hyundai et Toyota ont procédé de manière différente pour créer leurs modèles : en 2021, deux voitures à hydrogène sont disponibles au public sur certains marchés : la Toyota Mirai et le Hyundai Nexo. La Honda est comme la Toyota à cet égard, et on s'attend à ce que les nouveaux constructeurs entrant sur le marché des véhicules à pile à combustible suivent cette approche. Dans ce cadre, The Honda Clarity a été produit de 2016 à 2021.
BMW, Audi et Mercedes-Benz ne sont que quelques-unes des entreprises qui développent des modèles à pile à combustible à hydrogène. Le marché va donc s'étendre progressivement au cours des prochaines années. D'ici là, Toyota, Hyundai et Honda resteront les principaux leaders du marché pour cette technologie, même si de petites start-ups comme Riversimple, avec son modèle ultra-efficace Rasa, semblent prêtes à rivaliser dans une certaine mesure.
Conclusion
En réalité, les voitures à hydrogène ne sont pas censées remplacer les véhicules électriques. L’hydrogène est plutôt destiné à compléter l’énergie électrique pure. Pourquoi ? C’est le carburant le plus propre qui soit.
L’hydrogène pourrait toutefois devenir la meilleure solution pour répondre à nos besoins énergétiques. Mais cela demandera du temps, car il faudra adopter et mettre en œuvre une volonté politique et des stratégies d’investissement. Cependant, à mesure que les combustibles fossiles s’épuisent, l’hydrogène pourrait être une solution clé pour répondre à nos besoins énergétiques mondiaux.