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La révolution de l'hydrogène est-elle vraiment en marche ?

La Tour Eiffel éclairée grâce à de l'hydrogène vert, le 25 mai 2021 à Paris
La Tour Eiffel éclairée grâce à de l'hydrogène vert, le 25 mai 2021 à Paris   -   Tous droits réservés  GEOFFROY VAN DER HASSELT/AFP
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L'hydrogène est souvent cité comme l'un des vecteurs de la décarbonation de nos industries et de nos transports. Cette filière en est encore aujourd'hui à ses balbutiements. Mais de plus en plus de "bruits médiatiques" autour de ce "carburant du futur" attestent que le vent est en train de tourner, avec en point de mire la neutralité carbone en 2050. Toutefois, l'hydrogène soulève encore de nombreuses questions. Notamment celle de sa production encore très tributaire des énergies fossiles.

Le train à l'hydrogène, déjà une réalité

Ainsi, les annonces concernant des moyens de transports fonctionnant à l'hydrogène se multiplient. L'une des dernières en date, en avril dernier, a été celle de la compagnie ferroviaire française, la SNCF, qui a annoncé avoir passé commande de 12 rames. Elles seront exploitées dans quatre régions de l'Hexagone, pour remplacer du matériel fonctionnant au diesel.

Les premiers essais sur rails devraient débuter en 2023. Ces trains fonctionnant à l'hydrogène, mais aussi à l'électricité via des caténaires car "bimodes" selon le jargon du secteur, débuteront leurs exploitations commerciales en 2025.

Ce contrat, d'un montant de 190 millions d'euros, a été conclu avec le groupe français Alstom, pionnier du secteur grâce à l'une de ses productions, fonctionnant uniquement à l'hydrogène. Ce modèle, baptisé Coradia iLint, a été mis en service depuis 2018 par une compagnie dans l'est de l'Allemagne. Sa motorisation repose sur l'utilisation d'une pile à combustible qui transforme l’hydrogène stockée dans le train et l'oxygène présent dans l'air ambiant en électricité tout en ne rejetant que de l’eau.

En 2020, d'importants tests avec des passagers, concluants selon Alstom, ont été aussi effectués en Autriche par la compagnie nationale ÖBB. 41 rames ont été commandées par des compagnies allemandes.

En Ecosse, un train à hydrogène, encore expérimental, est au programme de la future COP26. En effet, l'HydroFLEX, porté par un laboratoire de l'université de Birmingham, permettra aux participants de la Conférence des Nations unies sur le changement climatique, qui se tiendra à Glasgow du 1er au 12 novembre 2021, de rejoindre les différents sites de l'événement, tout en proposant une salle de réunion à son bord.

Quid des bateaux, des camions et des avions à l'hydrogène ?

Ailleurs dans le monde des transports, les bateaux et les camions sont, eux aussi, en train de se convertir à l'hydrogène.

Sur l'eau, des projets sont sur le point de passer à la phase de mise sur le marché, comme en France, où les signaux sont au vert pour l'Hynova 40, le premier petit bateau à moteur de plaisance à hydrogène du monde. En Suisse, la Compagnie générale de navigation (CGN) entend convertir une partie de sa flotte qui croise sur le Léman à l'horizon 2030.

L'Energy Observer, lui, poursuit sa mission pour démonter que l'hydrogène est une solution pérenne sur les océans. Mis à l'eau en 2017 à Saint-Malo, en France, ce catamaran, véritable laboratoire flottant, a accompli plusieurs grandes expéditions avant de se lancer dans un tour du monde en autonomie énergétique, sans émissions de gaz à effet de serre, grâce à ses panneaux solaires et sa pile à combustible notamment. Il se trouve actuellement à Hawaii.

JOSH EDELSON/Energy Observer
L'Energy Observer au Large de San Francisco, le 6 mai 2021JOSH EDELSON/Energy Observer

Sur la route, de nombreux acteurs se sont positionnés sur le secteur du transport routier. Et non des moindres, comme Daimler Trucks, avec son Mercedes-Benz GenH2. La firme allemande a lancé début avril une campagne de test pour ce camion fonctionnant grâce à une pille à combustible, censé atteindre les 1 000 km d'autonomie. Le constructeur espère livrer les premiers véhicules construits en série à ses clients en 2027.

Le constructeur coréen Hyundai, avec son Xcient, est à un stade encore plus avancé. Son camion effectue depuis un an des tests à grande échelle en Suisse. Une cinquantaine de véhicules circulent déjà sur les routes helvètes, après avoir été livrés à différents clients, dont le géant local de la distribution, le groupe Migros. Hyundai a récemment indiqué que 140 nouveaux camions seront expédiés en Suisse avant la fin de l'année. Au total, la firme espère écouler 1 600 Xcient d'ici 2025 dans la Confédération et commercialiser son véhicule dans d'autres pays européens.

Des initiatives de moindre ampleur se développent également en France où des petites entreprises se sont engouffrées sur le marché de l'électrification de véhicules anciens, le rétrofit.

Si ce domaine concerne majoritairement les voitures, certaines startups proposent de convertir un camion d'occasion en y installant une pile à combustible. Toujours en France, des bus à hydrogène sont testés dans plusieurs ville comme à Pau, à Versailles ou à Lens.

GEORGES GOBET/AFP
Le Fébus, le bus à hydrogène circulant à Pau, le 14/01/2020GEORGES GOBET/AFP

Dans l'aérien, l'horizon est plus lointain. Airbus, qui a présenté trois concepts d'avions fonctionnant 100% à l'hydrogène, avance ainsi une entrée en service vers 2035. L'un des principaux problèmes pour concevoir ces nouveaux engins est la problématique du stockage de l'hydrogène puisque ce dernier a besoin de quatre fois plus d'espace que le kérosène. La forme de ces avions devra donc s'adapter pour tendre plus vers une aile volante.

AIrbus/AFP
L'un des trois concepts d'avion à hydrogène présentés par Airbus en septembre 2020AIrbus/AFP

Et les voitures à l'hydrogène, c'est pour demain ?

C'est un fait, les voitures électriques ont le vent en poupe. Mais si pour des usages urbains, ces véhicules sont de plus en plus plébiscités, de nombreux automobilistes pointent du doigt leur faible autonomie et les longs temps de recharge pour envisager de grands trajets.

Les voitures à l'hydrogène, qui dans les faits sont aussi électriques, mais qui fonctionnent grâce à une pile à combustible, sont présentées comme l'une des solutions à ces problèmes. Le plein d'hydrogène prend en effet moins de cinq minutes et l'autonomie est de plus de 700 km.

A l'heure actuelle, seuls deux modèles sont disponibles sur le marché européen et français. Avec un problème de taille : leurs prix prohibitifs pour le plus grand nombre. En effet, la Hyundai Nexo et la Toyota Mirai coûtent chacune plus de 70 000 €.

Récemment, la voiture du constructeur japonais s'est d'ailleurs adjugée le record de distance parcourue par une voiture à hydrogène avec plus de 1 000 km.

La majorité des grands groupes automobiles mondiaux misent plus sur le secteur des véhicules utilitaires que sur celui des voitures particulières. Stelantis (Peugeot, Citroën, Fiat, Opel, etc.) et Renault ont ainsi annoncé cette année la mise sur le marché de plusieurs utilitaires.

Le 31 mai dernier, deux "mastodontes" du secteur de l'automobile ont d'ailleurs raillé les voitures à l'hydrogène. Le PDG de Volkswagen et celui de Tesla ont en effet "dézingué" cette énergie.

"Il est donc prouvé que la voiture à hydrogène n'est PAS la solution au réchauffement climatique. L'électrification s'est imposée dans les transports. Les faux débats sont une perte de temps. S'il vous plaît, écoutez la science !", Herbert Diess

Herbert Diess, dont la compagnie s'est convertie à marche forcée à l'électrique après le scandale du dieselgate, a posté un message sur Twitter. Ce dernier a relayé un article du quotidien allemand Handelsblatt. Cet article portait sur une étude de l'Institut de recherche sur les impacts climatiques de Potsdam (PIK), affirmant que l'hydrogène est inefficace, coûteux et même nuisible pour le climat.

Elon Musk lui a emboîté le pas en déclarant que "Diess a raison. L'hydrogène est une forme de stockage d'énergie incroyablement stupide pour les voitures. Cela vaut à peine la peine de l'envisager pour l'étage supérieur d'une fusée, qui est son utilisation la plus convaincante".

Si les deux hommes ne voient sans doute pas d'un très bon œil l'émergence d'une solution autre que celle des batteries, la question de la production de l'hydrogène n'en est pas moins pertinente.

Hydrogène "gris" contre hydrogène "vert"

Un petit rappel de chimie s'impose ici. Si l’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers, c'est sous sa forme gazeuse (H2 ou dihydrogène) qu'il est possible de l'exploiter d'un point de vue énergétique. Or, le H2 n'existe pas à l'état naturel sur Terre, il faut donc le produire. Et c'est ici que le bât blesse, puisque sa production repose encore majoritairement aujourd'hui sur l'utilisation d'énergie fossiles, donc polluantes, comme le gaz naturel.

Il convient donc de passer de cet hydrogène "gris" à l'hydrogène "vert" pour mettre en place un véritable écosystème vertueux.

Le principal procédé retenu ici repose sur le principe de l'électrolyse de l’eau, où cette dernière est décomposée, grâce à de l’électricité produite avec des énergie renouvelable (solaire, éolien), en dihydrogène et en oxygène (O2).

Les profs québécois nous expliquent l'électrolyse de l'eau

Pour le moment, l'hydrogène vert est jugé bien trop cher. Mais les lignes sont en train de bouger. L'Union européenne a fait de l'hydrogène propre l'un de ses chevaux de bataille de "sa stratégie industrielle pour une Europe verte et numérique en mars 2020". Dans ce cadre, une Alliance européenne pour un hydrogène propre a été mise en place, avec pour mission de "d’atteindre une puissante de 40 GW et 10 millions de tonnes d’hydrogène renouvelable d’ici 2030".

La France, dans le cadre de son plan de relance doté de 100 milliards d'euros, va consacrer 7 milliards d'euros d'ici à 2030 pour le développement de l’hydrogène décarboné pour créer et mettre en place une véritable filaire dédiée. Et pour assurer sa transition énergétique.

Si des initiatives existent déjà, comme la première usine d'hydrogène renouvelable qui va bientôt ouvrir ses portes dans le département de la Vendée, l'Hexagone souhaite que ce levier financier contribue à développer la production, l'acheminement, la mise en place d'un réel réseau de distribution. A ce jour, une cinquantaine de station à hydrogène sont présentes sur le territoire français, contre plus de 12 000 pour les carburants fossiles. Il y a donc encore du chemin à parcourir.

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