Les camions et les bus rouleront-ils bientôt à l’hydrogène, au gaz naturel ou à l’électricité ? Une chose est sûre, les technologies durables transformeront considérablement le secteur des transports. Fuel for the Future compare pour vous les alternatives aux carburants classiques et leur coût, leur impact climatique et leur réalité sur le terrain.
Épisode 1 : l’hydrogène
Qu’est-ce que l’hydrogène ?
La production d’hydrogène renouvelable requiert un processus d’électrolyse consommateur d’électricité verte. L’hydrogène trouve des applications dans l’industrie sidérurgique, par exemple, et dans le secteur de l’énergie, où il est considéré comme l’un des vecteurs énergétiques les plus importants à long terme. L’hydrogène n’est pas un carburant, c’est un moyen de stockage de l’énergie.
Comment fonctionne-t-il ?
L’hydrogène peut être utilisé dans divers systèmes de propulsion.
Pile à combustible
Une pile à combustible peut être comparée à une batterie qui, au lieu d’être rechargée, est alimentée en hydrogène. Le débit d’hydrogène déterminera le niveau de courant produit par la pile.
La pile à combustible a pour fonction de maintenir l’état de charge de la batterie afin que le moteur électrique du véhicule dispose toujours de la puissance nécessaire. Le système de propulsion d’un véhicule à pile à combustible est donc identique à celui d’un véhicule électrique.
Le système de pile à combustible se compose, outre la pile elle-même, des éléments suivants :
- un système d’alimentation en hydrogène, qui assure un surplus d’hydrogène à chaque cellule composant la pile ;
- un système d’alimentation en air, qui contrôle la quantité d’air fournie à chaque cellule.
Moteur à combustion
Les moteurs à combustion sont en mesure de fonctionner à l’hydrogène. Lors de la combustion de l’hydrogène, seule de l’eau est libérée, sans aucune autre émission, à condition que le rapport air-carburant soit supérieur à 2. Ce moteur fonctionne comme un moteur au gaz, qu’il s’agisse de la pression ou du boîtier papillon pour gérer le couple moteur.
Outre le moteur à combustion classique, le moteur à pistons libres arrive également sur le marché. Celui-ci n’a ni système de lubrification ni arbre à cames, ce qui lui confère un rendement nettement meilleur. Il n’a pas non plus de vilebrequin et n’assure pas directement la propulsion du véhicule, mais fournit directement l’électricité à la chaîne cinématique.
Quel est le coût total ?
Les prix des camions à hydrogène ne sont pas connus et les fournisseurs potentiels n’ont pas pu fournir d’indication concrète. Nos calculs reposent sur les prix connus à ce stade.
Pile à combustible
Si un groupe motopropulseur électrique intègre une pile à combustible de 150 KW ainsi qu’un stock d’hydrogène de 40 kg, l’ensemble du système reviendra à 180.000 €. Le prix de la batterie est estimé à 50.000 €. Un tracteur à pile à combustible reviendra donc au total à 380.000 €.
Moteur à combustion
Il faut tout d’abord tenir compte du surcoût du moteur par rapport à la version diesel, qu’il est permis d’estimer à 60.000 €. Il faut ensuite tenir compte des réservoirs. Dans l’hypothèse où une version diesel de base coûterait 90.000 € et où le stock d’hydrogène serait, ici aussi, de 40 kg, un tracteur à hydrogène aurait un prix de 180.000 €.
L’hydrogène à la pompe
Actuellement, l’hydrogène à la pompe coûte 9 €/kg. Ce prix se verra ramené à 4 €/kg sous l’effet de l’accroissement de l’offre d’énergie renouvelable.
Comment fait-on le plein d’hydrogène ?
Les poids lourds ne fonctionnent actuellement qu’à 350 bars. Cela leur permet de couvrir environ 300 à 400 kilomètres. À ce jour, les pompes à 350 bars sont encore peu nombreuses en raison de la faible demande. Toutefois, cela n’implique pas de modification majeure de l’infrastructure existante des stations-services. Dès que les camions pourront se ravitailler à 700 bars (ce qui reste un développement relativement coûteux), leur rayon d’action sera quasiment doublé.
Le réseau de stations-services s’étend à partir de la région de la Ruhr en Allemagne. En Europe occidentale, la construction d’infrastructures de recharge est en plein essor et sous l’impulsion du Green Deal de l’UE, cette évolution ne fera que s’accélérer.
Quel est l’impact écologique ?
La moindre efficacité de l’hydrogène et le fait qu’il soit encore peu produit à partir d’énergies renouvelables font que son impact environnemental reste actuellement plus élevé que celui de la propulsion électrique à batterie.
Qu’en pense le secteur du transport ?
L’enquête montre que 40 % des personnes interrogées sont prêtes à investir dans l’hydrogène pour le transport longue distance.
En bref
Forces
- Rapidité de remplissage
- Moindre recours aux métaux rares
- Zéro émission (pour l’hydrogène vert)
Faiblesses
- Rendement inférieur aux véhicules à batterie
- Stockage de l’hydrogène
Opportunités
- Développement pour application aérienne
- Développement sources renouvelables
Menaces
- Surcoût lié au besoin supplémentaire en énergie
- Capacités de production
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