La pile à combustible représente un changement moins révolutionnaire pour le réseau ferroviaire que pour la voiture dans la mesure où les trains sont déjà partiellement ou complètement électrifiés. Une pile à combustible n’est en effet qu’une autre manière de générer de l’électricité. Même les locomotives diesel que les locomotives à pile à combustible sont destinées à remplacer sont des hybrides diesel électrique.
L’idée d’alimenter les trains avec des piles à combustible a plusieurs avantages. Et un désavantage sérieux pour les compagnies ferroviaires et leurs actionnaires. Le bénéfice principal est la réduction substantielle des polluants locaux comme la suie, sans parler des nuisances sonores. Malheureusement, même si le train à pile à combustible évite les barrières rencontrées par la voiture en termes d’infrastructures, il coûte toujours extrêmement cher. La pile à combustible revient environ 10 fois plus cher au kilowatt que le diesel, qui reste relativement bon marché.
La problématique du stockage de l’hydrogène
Hormis le prix, il est beaucoup plus facile de développer sur une grande échelle le train que la voiture à pile à combustible. Le stockage de l’hydrogène, qui est le talon d’Achille de la voiture à pile à combustible, n’est pas un problème ici. Un train peut transporter tout un wagon d’hydrogène comprimé derrière la locomotive, sans conséquences sensibles en termes de performances ou de coût.
Cela rendrait également obsolètes les infrastructures dispersées qui ont aujourd’hui pour fonction de l’approvisionner. Un train pourrait ainsi transporter son propre système d’alimentation sous forme d’électrolyseur ou de compresseur. Il n’y aurait besoin pour cela que d’eau froide (ce qui rappelle les locomotives à charbon de jadis) et d’une prise électrique.
Mais le train à pile à combustible pourrait émettre plus de CO2 que les trains diesel qu’il remplacerait. Notre mix énergétique est en effet toujours dominé par les carburants fossiles. La donne n’est pas la même si l’hydrogène est produit à partir de gaz naturel (le cas le plus répandu pour l’H2 industriel aux Etats-Unis) ou du réseau électrique.
L’hydrogène produit à partir du gaz naturel
En fait, comme l’électrolyse de l’eau en hydrogène n’est qu’à 80 % efficace, les émissions de CO2 associées à l’électrolyse de l’hydrogène utilisé pour alimenter un train à pile à combustible, seraient 25 % supérieures à la moyenne calculée pour le réseau énergétique. Et même s’il est théoriquement possible de produire de l’hydrogène seulement à partir du réseau d’électricité renouvelable en période creuse (lorsque celui-ci n’est pas monopolisé en support d’autres sources d’énergies plus importantes), le coût serait plus élevé car il n’opèrerait qu’une petite partie du temps.
A court et moyen terme, la plupart de l’hydrogène sera produit à partir du gaz naturel. Aussi, plutôt qu’une pile à combustible à basse température (comme dans les voitures) qui nécessite une source d’hydrogène pur, une pile à combustible à haute température, du type utilisé dans les unités stationnaires, aurait plus de sens.
Non seulement cette dernière est plus efficace et émet donc moins de CO2, mais elle peut fonctionner directement à partir du gaz naturel et autres hydrocarbures légers en produisant l’hydrogène dont elle a besoin de façon interne plutôt qu’externe. Dans ce cas, le réservoir d’une locomotive à pile à combustible pourrait être un réservoir de propane ordinaire pour lequel toute la chaîne d’approvisionnement existe déjà.
Geoffrey Styles est gérant de GSW Strategy Group, LLC, une firme de consultants sur l’énergie et les stratégies environnementales. Il a également un blog : Energy Outlook.