L’hydrogène: un carburant plein d’avenir

Dübendorf, St. Gallen und Thun, 01.02.2016 - Quelles sont la sécurité, la durabilité et la rentabilité des véhicules qui fonctionnent à l’hydrogène ? C’est sur ces questions que près de 300 spécialistes et personnes intéressées se sont penchés lors d’une conférence à l’Empa. Alors que la sécurité est entre temps assurée, pour ce qui est de la durabilité, un facteur est essentiel: la provenance de l’énergie utilisée pour la production de l’hydrogène.

Les véhicules à pile à combustible se trouvent actuellement dans une phase de transition entre la recherche et l’application. De premiers fabricants d’automobiles offrent déjà des véhicules fonctionnant à l’hydrogène, bien qu’il n’existe pas encore en Suisse de réseau de stations services distribuant de l’hydrogène. Les développements dans ce domaine intéressent un large public, ainsi que l’a démontré la conférence «Les Piles à combustible dans les applications automobiles» qui a eu lieu le 26 janvier 2016. Sur invitation de l’Empa, de l’Institut Paul Scherrer (PSI), de l’EPF de Zurich et de la firme inspire AG, des experts de renom ont présenté des exposés sur la production de l’hydrogène pour la mobilité, la logistique qu’elle implique, sur ses chances sur le marché et sur la durabilité de l’utilisation de l’hydrogène comme carburant.

Urs Elber, qui dirige le domaine de recherche Energie de l’Empa et le Centre de compétence pour l’énergie et la mobilité du PSI, a montré clairement que la durabilité et l’efficience doivent être considérées dans une approche systémique globale. La durabilité ne peut être atteinte que si l’énergie utilisée pour la production de l’hydrogène provient de sources renouvelables. Le développement des installations photovoltaïques en Suisse et à l’étranger conduit automatiquement en été à une production excédentaire d’électricité que les réseaux ne peuvent pas absorber. Cette énergie on peut soit la découpler du réseau – et ainsi la laisser perdre – ou l’utiliser dans d’autres domaines tels que la mobilité. Là, cette électricité peut s’utiliser directement pour la propulsion de véhicules électriques ou être transformée en hydrogène par électrolyse de l’eau, hydrogène qui est alors disponible comme carburant pour les véhicules à pile à combustible. Dans sa plateforme «move» récemment inaugurée, l’Empa démontre la faisabilité d’un tel concept «power-to-gas» comme une des voies possibles vers la mobilité du futur.

L’hydrogène comme support énergétique universel

Aujourd’hui l’hydrogène est avant tout utilisé comme matière première dans l’industrie chimique; il n’a par contre quasiment aucune importance comme support énergétique. Ulrich Bünger de la firme Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH est convaincu que cela va changer. La mobilité va contribuer de façon décisive à faire que l’hydrogène devienne un support énergétique universel. Pour qu’il le devienne effectivement, il conseille de recourir à des «stratégies d’entrée opportunistes», au nombre desquels il compte, par exemple, l’adjonction d’hydrogène au gaz naturel (comme cela ce fait déjà pour le biogaz) ou la méthanisation de l’hydrogène, soit la synthèse de méthane à partir d'hydrogène et de dioxyde de carbone (CO2). L’avantage de la méthanisation: ce méthane peut être stocké dans le réseau de gaz actuel et s’utiliser sur les voitures à gaz. Certes, la transformation de l’hydrogène en méthane fait baisser le rendement énergétique, mais cela reste une application rapidement réalisable qui aplanit la voie pour que l’hydrogène puisse devenir le support énergétique de l’avenir. C’est aussi pourquoi, à côté de l’utilisation de l’hydrogène pur, le démonstrateur de mobilité «move» servira aussi à l’étude de l’adjonction d’hydrogène au biogaz et, dans une étape ultérieure, à celle de la production de méthane synthétique.

Les coûts restent cependant un facteur décisif pour que l’hydrogène puisse finalement occuper la place que lui prévoit Bünger. Felix Büchi du PSI a expliqué que, dans quelques années, les coûts des carburants des véhicules à hydrogène et diesel deviendront comparables. Si l’on veut que les prix diminuent à ce niveau, ceci implique toutefois quelques progrès aussi bien dans la production de l’hydrogène par électrolyse que dans le développement des piles à combustible pour les véhicules. C’est de première main que Hansjörg Vock, directeur de Diamond Lite S.A., a parlé des progrès réalisés sur les électrolyseurs PEM, du type de ceux utilisés sur «move» à l’Empa. Grâce à une substantielle augmentation de leur rendement, le coût par kilowatt a diminué de plus de 70 pour-cent au cours de ces 15 dernières années. Robert Adler et Michael Stefan du Groupe Linde ont évoqué les diminutions de coût massives qui sont intervenues dans le domaine de la production et de la distribution de l’hydrogène. Diminution obtenue, entre autres, grâce à la production en série de stations-service standardisées pour l’hydrogène. Le groupe Linde possède aujourd’hui une capacité de production qui atteint jusqu’à 110 stations-service d’hydrogène par année. Ce qui permet une économie de coûts d’environ un tiers par rapport à la production pièce par pièce.

La viabilité commerciale: le plus grand défi pour les véhicules à pile à combustible

A côté de la disponibilité du carburant, celle des véhicules à pile à combustible jouera un rôle décisif pour la percée de l’hydrogène comme support énergétique. En tant que représentants de la branche automobile Philipp Rhomberg et Hannes Gautschi de Toyota Suisse ont présenté le développement des voitures à hydrogène dans le groupe Toyota. Avec son modèle «Mirai», Toyota lance actuellement une voiture à pile à combustible sur le marché. A partir de 2017, cette limousine sera aussi disponible en Suisse. La technologie que recèle ce véhicule est, selon le directeur général de Toyota Suisse, Philipp Rhomberg, un moindre défi. Le défi réellement le plus important est la viabilité commerciale du véhicule car les clients ne veulent en aucun cas renoncer au confort usuel – même si c’est au bénéfice de l’environnement. Par ailleurs il s’agit aussi de corriger dans l’esprit du grand public l’image fausse largement répandue de l’hydrogène «dangereux». Un objectif que doit permettre d’atteindre entre autres aussi la plateforme de démonstration «move».

Brigitte Buchmann, membre de la direction de l’Empa, a profité de l’occasion de cette conférence pour annoncer, avec le Diego Battiston, directeur de Hyundai Suisse, l’agrandissement du parc automobile de «move» avec une Hyundai ix35 Fuel Cell. L’Empa utilisera ce véhicule, avec une voiture électrique, une voiture hybride plugin et une voiture à gaz, pour procéder à des mesures en laboratoire et sur route afin de développer sur des bases scientifiques un modèle de consommation réelle de ces différents concepts de motorisation.

http://www.empa.ch/web/s604/fuel-cell-conference

Adresse pour l'envoi de questions

Christian Bach, Systèmes de propulsion des véhicules, tél. +41 58 765 41 37, christian.bach@empa.ch