Investir pour un véhicule à hydrogène : oui ou non ?

 

Les études ont abouti à de nombreux résultats dans la recherche d’un moyen de transport propre. La voiture à H constitue une solution. Les essais la placent comme une véritable alternative potentielle. Toutefois, des conditions diverses restent encore à remplir pour que l’investissement puisse profiter à l’homme et à l’environnement.

 

Fonctionnement du moteur à hydrogène

Depuis de nombreuses années, les constructeurs automobiles ont cogité sur de nouvelles alternatives énergétiques, dans l’objectif de fabriquer le véritable moyen de locomotion écologique. Conscients des retombées néfastes de la motorisation thermique habituelle sur l’environnement, l’électricité a été exploitée avec de plus en plus de succès durant les dernières décennies. Mieux, des avancées dans le domaine d’une source d’énergie spécifique ont permis de mettre en avant la voiture à hydrogène, avec une technologie indiquée comme prometteuse par les experts en la matière.

Une auto électrique classique, nommée BEV ou Battery Electric Vehicle en anglais – véhicule à batterie électrique – est munie d’un certain nombre d’accumulateurs logés sous la voiture, dans des emplacements prévus à cet effet. Il nécessite une alimentation sur une borne de recharge disponible dans certains lieux publics, ou par une prise particulière que vous pouvez faire installer chez vous. 

Contrairement à ce principe qui requiert un temps de ravitaillement dissuasif (minimum huit heures), le moteur à H est mu par une pile à combustible appelée FCEV ou Fuel Cell Electric Vehicle. Cette nouvelle déclinaison de la voiture électrique se distingue de celle habituelle en disposant d’une centrale de production de courant embarquée, qu’elle emmène partout avec elle. Combinée à un réservoir d’hydrogène liquide, cette pile à combustible assure le fonctionnement du moteur comme suit.

Dans les détails, une interaction de cet élément avec l’oxygène contenu dans l’air ambiant provoque une réaction créant de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. Plus précisément, la source d’énergie effectue un phénomène chimique que l’on appelle une électrolyse inversée. Dans ce processus, l’hydrogène entre en contact avec l’air ambiant, et provoque une réaction électrique. Cette puissance générée va directement être transmise au moteur, avant d’être transférée aux roues et permettre au véhicule de se déplacer. 

D’autre part, elle peut également être envoyée vers des accumulateurs pour être stockée, par exemple lorsque l’auto ne roule pas. Elle servira ainsi au moment opportun, quand la réserve en H sera plutôt basse, ou pour alimenter d’autres équipements embarqués comme l’éclairage ou les divers éléments de confort. Dans tous les cas, un appoint en gaz liquide reste nécessaire pour assurer le bon déroulement de ce processus. Heureusement, contrairement à une recharge électrique sur les voitures BEV ou hybrides plug-in classique, le plein de ce carburant s’effectue en quelques minutes avec une pompe spéciale à 700 bars. Il en existe bien à 350 bars, mais celles-ci ne permettent qu’un demi-plein pour les réservoirs équipant un modèle de voiture FCEV d’aujourd’hui.

Point important concernant le mode de fonctionnement de ce type de moteur, l’opération chimique qui s’effectue au niveau de la pile à combustible libère de la chaleur et de l’eau. Cette dernière est transformée en vapeur sous l’effet de la haute température, et s’évacue par le tuyau d’échappement, avec l’avantage de ne produire aucun résidu nocif au niveau local. Par ailleurs, ce type de moyen de locomotion dispose d’un autre système de récupération de la puissance électrique au freinage, comme la plupart des BEV. Au moment de l’arrêt, une procédure de transformation de l’énergie cinétique en courant se produit. Cette ressource est alors capturée pour être stockée dans une batterie tampon, avant d’être redistribuée le cas échéant dans l’ensemble du circuit.

 

Les avantages de la technologie

Par rapport au moteur à combustion, une ressource alternative doit offrir autant, sinon plus de performances que le précédent, au risque de ne pas trouver le succès escompté. En ce qui concerne la voiture à hydrogène en particulier, plusieurs points semblent le mettre en bonne voie pour cet objectif. Le constructeur nippon Toyota, par exemple, en est déjà avec la deuxième version de son modèle Mirai sorti en 2020, avec une structure et des aspects techniques totalement revus et corrigés. 

Entre autres, la pile à combustible est placée sous le capot et non plus dans la voiture, tandis que le moteur se loge maintenant à l’arrière. Pour information, la première génération de cette auto du constructeur japonais s’est vendue en 10 000 exemplaires, dont une grande partie au pays de l’oncle Sam. Divers points forts ont été reconnus comme facteurs de conquête des consommateurs jusqu’ici.

Tout d’abord, n’importe quel véhicule mu par un moteur électrique ou hybride nécessite un apport énergétique à partir de ressources fossiles ou découlant d’une électricité fabriquée par une autre origine de la même nature. Le courant domestique reste en effet, en majeure partie, produit par une alimentation en carburant ou en nucléaire pour le fonctionnement de centrales. La technologie de l’hydrogène par contre, permet à la voiture de bouger avec de l’électricité pure, qui est aussi fabriquée de manière locale par réaction chimique. 

De plus, ce type de motorisation vous procure les mêmes, voire plus de sensations qu’un BEV. Entre autres, vous roulez sans pollution sonore puisque le moteur n’émet aucun bruit. Les constructeurs conçoivent ainsi leurs nouveaux produits avec une technicité plus pointue, et promettent de belles performances. D’ailleurs, vous aurez toujours le plaisir et le ressenti des démarrages impulsifs. Avec ce genre de moulin, vous avez en effet la disponibilité totale de tout le couple dès un bas régime. Lorsque la dernière Mirai est annoncée avec 300 Nm de couple et 182 ch, vous pouvez déjà imaginer le tableau.

Ensuite, comme un BEV, le moteur H nécessite que vous lui fassiez le plein pour pouvoir fonctionner. Toutefois, si vous avez auparavant eu l’occasion d’utiliser une voiture électrique, vous avez dû expérimenter la mise à l’épreuve de votre patience afin que les batteries soient remplies. Avec une fourchette de temps de charge allant de huit à douze heures pour les séquences normales, certaines marques nécessitent même toute une nuit pour que les ressources énergétiques soient totalement opérationnelles. 

Le réservoir à H, pour sa part, vous délivre de cette déconvenue. En vous rapprochant d’une station d’approvisionnement en hydrogène liquide, vous pouvez remplir votre conteneur en moins de cinq minutes. Avec une pression de 700 bars pour introduire le gaz liquéfié dans son emplacement, vous pouvez même dépasser le temps moyen d’un plein d’essence ou de gas-oil pour une voiture classique, avec un moteur thermique.

En outre, presque en concurrence avec un moteur à explosion traditionnel, la FCEV assure aujourd’hui une sobriété presque à toute épreuve. Pour information, une auto électrique peut effectuer jusqu’à 300 kilomètres dans le cas d’un hybride, le moulin thermique prenant le relais de l’électrique lorsque cette dernière s’épuise. Cependant, l’automobile à pile combustible prétend faire nettement mieux. Le pays du Soleil Levant semble d’ailleurs bien parti en ce sens. En effet, la Honda Clarity est annoncée pour une autonomie de près de 700 km en cycle JC08, contre 480 km pour son homologue américain EPA. 

Cette voiture à hydrogène commercialisée depuis 2016 tire cette capacité d’une pile à combustible alimentée par deux réservoirs H à 700 bars de pression, combinés à une batterie lithium-ion pour le stockage des excédents. Pour information, le moteur de cette auto libère une puissance dépassant les 170 ch.

En ce qui concerne l’impact environnemental de cette technologie automobile, le climat n’influence pas la composition et le recours à l’hydrogène dans ce type d’exploitation. Vous pouvez donc vous servir de votre véhicule quelle que soit la saison, dans la chaleur caniculaire de l’été, ou dans la rigueur de l’hiver. Vous pouvez de ce fait utiliser votre voiture en période froide, sans crainte de détérioration par rapport à l’installation générale vis-à-vis du gel.

Dans un autre contexte purement écoresponsable, la réaction qui se produit entre l’hydrogène et l’oxygène ne crée aucun résidu toxique ou polluant. Le phénomène d’électrolyse inversé ne provoque comme rejet que de l’eau, qui se dégage en plus sous forme de vapeur, évacuée par le tuyau d’échappement. L’hydrogène étant considéré dans certaines industries comme un déchet, il est alors opportun de le récupérer pour alimenter les stations de charge existantes. De plus, une possibilité de combiner cette science à une exploitation des sources d’énergie renouvelable comme le solaire pourrait augmenter de manière considérable le bilan énergétique de cette technologie du côté positif.

 

Les faiblesses du système

Bien que opérationnelle et disposant de tous les atouts pour séduire le consommateur, la production et la vente à grande échelle de la voiture à hydrogène tardent malheureusement à décoller de manière significative. En effet, le principal problème se situe au niveau des centres de ravitaillement. La station hydrogène en France reste pour le moment dans le domaine du rare, compte tenu de la potentialité du parc automobile. En gros, l’on ne compte actuellement que près de 130 bornes de charge réparties dans tout l’Hexagone, dont moins de dix en 700 bars de pression, et toutes uniquement localisées à Paris. Un développement des infrastructures en ce sens pourrait constituer la solution pour augmenter les ventes.

Un autre point faible à relever, et qui empêche également la croissance du marché se caractérise par le prix élevé de ce type de véhicule. Les premiers modèles disponibles depuis 2015 se monnayaient déjà à près de 70 000 euros, et ceux qui ont été nouvellement conçus figurent toujours dans un barème assez haut. La liste de marque de voiture orientée en ce sens reste d’ailleurs dominée par les constructeurs asiatiques, notamment le Japon et la Corée du Sud, même si certaines compagnies européennes comme BMW s’y penchent également de manière sérieuse. 

Toutefois, ce niveau de prix encore considéré comme destiné à un certain segment de marché s’explique par plusieurs raisons. Tout d’abord, la fabrication d’une pile à combustible nécessite une quantité conséquente de platine. Or, ce type de métal coûte plutôt cher. Par ailleurs, le réservoir H étant assez encombrant, il demande beaucoup de place, contrairement à une batterie de voiture qui n’occupe qu’un tout petit volume dans le compartiment moteur d’un modèle thermique, ou même sous le plancher de l’habitacle. La conception d’un véhicule suffisamment grand pour répondre à cette condition demande alors plus de matière pour la création, donc des charges supplémentaires pour obtenir le gabarit idéal.

Mis à part le coût de fabrication qui influe sur celui de l’acquisition, un autre facteur financier mérite également d’être soulevé pour expliquer pourquoi la voiture à hydrogène en France ne court pas encore les rues. La réponse est plutôt simple et logique, car outre le fait que les points de ravitaillement ne sont pas suffisants en nombre pour un marché grand public, le prix de l’hydrogène lui-même coûte encore trop cher. 

Pour une autonomie moyenne annoncée à 500 km, il vous en faut alors près de 5 kg, sachant qu’un kilo de produit vous permet d’effectuer environ une centaine de kilomètres. Le coût d’exploitation s’avère ainsi être nettement plus élevé que pour une BEV, ou même certains moteurs thermiques. Or, la seule possibilité de faire baisser le prix de cet élément serait d’en créer une demande, une alternative qui dépend avant tout de la croissance de la consommation, qui repose elle-même sur la disponibilité des infrastructures.

En ce qui concerne cette partie, un aspect à considérer se rapporte en outre au système utilisé pour une exploitation optimale du matériel. En vue de vulgariser le produit, la mise en place d’une interface valable sur un ensemble de territoires pourrait être intéressante, pour ne pas subir les désagréments lors des premiers essais de la Hyundai Nexo. Celle-ci s’était en effet confrontée à un problème technique caractérisé par quelques difficultés à faire le plein dans les centres Air Liquide de France et de Rotterdam, ce qui a remis en question l’argument du plein effectué en cinq minutes. La mise en place d’un réseau identique à celui des stations-service traditionnelles serait alors plus bénéfique pour tous.