Voiture à pile à combustible ou hydrogène

Moteur à l’hydrogène | Photo  Flickr Communications UQTR

De plus en plus souvent, nous entendons parler de voiture à pile à combustible sans savoir exactement de quoi il s’agit.

Qu’est-ce qu’une pile à combustible ?

Encore très peu nombreux dans le monde, les véhicules à pile à combustible sont des voitures électriques utilisant de l’hydrogène pour fonctionner. Actuellement, il y a environ 7 000 voitures au monde roulant avec cette forme énergétique. Mais certains constructeurs misent sur son développement. 

Qui sont les acteurs ?

Cette technologie, très longtemps délaissée par les constructeurs automobiles, revient petit à petit sur le devant de la scène. Seul quelques constructeurs comme Honda Clarity, Hyundai avec deux modèle le IX35 Fuel Cell et le Nexo, Mercedes GLC F-Cell, Renault  avec Kangoo Z.E. Hydrogen et prochainement un Master à l’hydrogène et Toyota Mirai commercialisent des modèles avec un moteur fonctionnant à l’hydrogène. 

Pour ces constructeurs, l’hydrogène peut être une réponse à la transition énergétique demandée lors des accords de Paris en 2016 pour une limitation de l’élévation de la température en dessous de 2 °C.

Une technologie qui attire peu

Même si les ingénieurs maîtrisent l’utilisation de l’hydrogène, c’est une technologie que beaucoup de constructeurs automobiles ne souhaitent pas utiliser dans leurs modèles de voiture. En effet, la tragédie du Zeppelin en 1937 dans le New Jersey est encore très présente dans les mémoires. Mais pas seulement, les coûts de fabrications sont aussi un frein.     

Les inconvénients

Contrairement aux moteurs des voitures électriques à batterie, le moteur à l’hydrogène a du mal à se développer à l’heure actuelle. Plusieurs raisons à cela : 

• Le coût de production de l’hydrogène qui peut-être :
  • Élevé si on opte pour une production écologique par électrolyse. On extrait l’hydrogène de l’eau grâce et à l’électricité verte (éoliennes et panneaux solaire).  
  • Plus faible, mais très polluant si on opte pour une production à partir de combustible fossile. Le principe d’extraction se fait par le reformage de combustibles fossiles. Ce procédé produit des gaz à effet de serre, 10 kg de CO2 pour un kg d’hydrogène produit. 
• Le problème de transport et de stockage : 
  • L’hydrogène prend plus de place. Malgré sa compression à 200 bars, il faut environ 20 camions-citernes d’hydrogène pour transporter la même quantité qu’un camion-citerne d’essence.
  • Il faut aussi tenir compte des caractéristiques de ce gaz pour le transporter. Il est léger, fuyant, inflammable et explosif au contact de l’air. 
• Les matériaux employés, comme le platine, sont chers, selon le site capital.fr « 962,50 euros de platine sont nécessaires à la fabrication d’une pile à combustible contenant 35 grammes du métal précieux ». Ce qui entraîne des coûts de fabrication très élevés. Il faut compter pour l’achat d’une voiture à l’hydrogène prime déduite près de 80 000 € pour la Toyota Mirai et un peu plus de 72 000 € pour le Hyundai IX35 Fuel Cell. Sans oublier la quasi-absence de stations-services délivrant de l’hydrogène. En 2019, en France, il y a 28 stations et en Europe, on en dénombre 140. Le nombre de stations va en augmentant 49 sont en construction, mais le coût d’installation aujourd’hui, est important, il faut compter près de 1 million d’euros pour installer une pompe d’hydrogène. 

Pour l’heure les voitures à pile combustible ou hydrogène sont plus destinées à des flottes qu’à des particuliers.

Avec le procédé d’électrolyse industriel actuel, pour produire 1 000 l d’hydrogène, il faut 1 litre d’eau et 5 kWh d’électricité. Le gaz obtenu est ensuite comprimé à 700 bars pour être utilisé dans les voitures. 

Le plein d’hydrogène d’une voiture coûte entre 12 et 15 € le Kilo à la pompe en France. Le réservoir d’une voiture contient 4 à 5 kg d’hydrogène sous pression à 700 bars et peut parcourir entre 450 et 500 km. Le coût d’un plein est donc compris entre 48 et 75 €.  

Les avantages 

À l’instar, des batteries de voitures électriques « traditionnelles », les piles à combustible se rechargent plus vite. Il faut compter le temps d’un plein d’essence traditionnel soit environ 5 minutes.

Avec la motorisation à l’hydrogène, il n’y a aucune émission de CO2, le moteur rejette uniquement de la vapeur d’eau.

Si l’on extrait l’hydrogène de l’eau avec le principe de l’électrolyse avec de l’électricité verte le bilan carbone est nul, son coût de production par contre reste très élevé.

Dans l’immédiat, la voiture à l’hydrogène ou à pile à combustible ne sera pas disponible à grande échelle. En effet, le coût de fabrication et le manque de pompe d’hydrogène sont un frein pour les particuliers. Néanmoins, c’est une option que les constructeurs automobiles ne veulent pas négliger, car les coûts de production de l’hydrogène baissent et cela pourrait devenir une bonne alternative écologique. 

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