L’hydrogène vu par l’Ademe

« Les véhicules électriques intégrant une pile à combustible alimentés à l’hydrogène sont une solution adaptée pour des niveaux de services supérieurs ou des profils d’usage plus exigeants que ceux auxquels répondent aujourd’hui les véhicules électriques à batterie seule », prévient l’Ademe dans son nouvel avis publié le 4 février. 

Comparé au véhicule électrique à batterie, le véhicule pile à combustible« full hydrogène » permet en effet une recharge rapide en moins de 5 minutes, une autonomie proche de 600 km et un impact quasiment nul sur le réseau électrique. Ces véhicules embarquent une pile à combustible à forte puissance (> 70 kW), qui assure seule la traction du véhicule, et une quantité d’hydrogène embarquée importante (≥ 5 kg). Des constructeurs étrangers parient sur cette technologie, notamment Toyota, Hyundai, Honda, Daimler.

En France, PSA et Renault ne s’intéressent pour le moment qu’à des systèmes d’extension d’autonomie pour les véhicules électriques à batteries, afin d’atteindre jusqu’à 300 km d’autonomie. Ces sytèmes embarquent une pile à combustible de faible puissance (≤ 20 kW), associée à une quantité d’hydrogène embarquée plus faible (< 3 kg). La traction est essentiellement assurée par la batterie de forte capacité. Symbio FCell commercialise cette offre, avec ses Renault Kangoo H₂ et Renault Trucks Maxity H₂.

Au-delà des simples voitures, l’hydrogène présente un intérêt pour les bus et les bennes à ordures ménagères. Dans ce cas, il est utilisé en mélange avec du gaz naturel pour véhicules (GNV) ou son pendant d’origine renouvelable, le bioGNV. Il peut alors être incorporé jusqu’à 20 % en volume. Des développements sont aussi en cours pour les poids lourds, les engins de manutentions, les bateaux, etc.

Une recharge qui n’impacte pas le réseau électrique

L’hydrogène est aujourd’hui très majoritairement produit par vaporeformage de gaz naturel, process émetteur de gaz à effet de serre et utilisant une énergie fossile. Néanmoins, ce vecteur énergétique présente tout son intérêt lorsqu’il est produit par électrolyse de l’eau à partir d’énergies renouvelables. « Le procédé d’électrolyse permet de produire de l’hydrogène à partir d’électricité, lorsque par exemple celle-ci est abondante et décarbonée, l’hydrogène étant ensuite stoké en station, explique l’Ademe. L’hydrogène peut alors être introduit dans le réservoir des véhicules à la demande et permet la recharge de la batterie sans sollicitation du réseau électrique ».

Par ailleurs, « c’est à une échelle locale que l’hydrogène peut apporter de la flexibilité aux systèmes énergétiques et que les bénéfices environnementaux liés à son emploi seront les plus grands », souligne l’agence. Cela tombe bien, la plupart des projets de stations à hydrogène pour véhicules s’engagent vers la fourniture d’hydrogène produit par des énergies renouvelables locales. Ils participent ainsi à l’optimisation des ressources énergétiques d’un territoire.

Développer l’industrialisation et la compétitivité

« Comme toute nouvelle technologie, celles relevant de l’hydrogène énergie présentent encore des coûts élevés », relève l’Ademe. Pour assurer le développement du véhicule à hydrogène au-delà des simples flottes captives et atteindre le grand-public, le maillage du territoire national par des stations est un « préalable au développement de ce marché ». Avant d’entreprendre un tel maillage, l’Ademe avertit : il faudra fiabiliser les briques technologiques et industrialiser les process pour diminuer les coûts.

Selon la Position technique de la filière automobile sur l’hydrogène et les piles à combustibles « L’émergence d’un marché de véhicules à hydrogène est conditionnée par l’existence d’un « écosystème hydrogène » bien plus large que la mobilité, qui dépend essentiellement des stratégies énergétiques des Etats. Dans ce cadre, la mobilité hydrogène peut y avoir sa place, mais ne peut être à elle seule le facteur déclenchant d’un déploiement large de l’hydrogène. » Ainsi, sans politiques publiques et choix industriels forts, le marché de l’hydrogène demeure incertain.

Développer le stockage de l’électricité par l’hydrogène

Dans son avis, l’Ademe s’intéresse également à l’intérêt du stockage d’électricité par le vecteur hydrogène. Elle identifie notamment l’importance de ce vecteur énergétique pour assurer « un stockage de longue durée, en complément des technologies de stokage de courtes et moyennes durées (stations de transfert d’énergie par pompage – STP, stockage électrochimique) ». Pour limiter les investissements élevés nécessaires au stockage stationnaire d’hydrogène, la voie privilégiée consisterait à l’injecter dans les réseaux existants de gaz naturel. L’hydrogène serait ainsi mélangé au gaz naturel et injecté dans le réseau de gaz, à une teneur pouvant aller jusqu’à 20%, ou serait combiné avec du CO₂ pour former du méthane de synthèse.

Le stockage de l’électricité via l’hydrogène devrait se développer après 2030, pour le stockage au-delà d’une douzaine d’heures et notamment pour le stockage inter-saisonnier à grande échelle. Dans son étude prospective 100% d’énergies renouvelables, l’Ademe identifiait des besoins en capacités de stockage inter-saisonnier s’élevant à 17 gigawatts.

Par Matthieu Combe, journaliste scientifique