L’hydrogène : une solution d’avenir pour le secteur de l’automobile ?
En produisant l’électricité à bord du véhicule, la pile à combustible est une solution intéressante qui permet de réduire les points faibles de la voiture électrique à batterie que nous connaissons actuellement.
Bien qu’il n’en soit qu’à ses débuts, l’hydrogène semble être une alternative prometteuse pour l’avenir, permettant de rouler sans émettre d’émissions et grâce à une énergie véritablement renouvelable.
Nous explorons dans cet article l’avenir de cette technologie dans le secteur de l’automobile.
Qu’est-ce que l’hydrogène ?
L’hydrogène, ou plus exactement dihydrogène (H2), est l'élément le plus abondant et le plus léger que l’on trouve sur Terre. C’est un gaz très répandu, notamment dans l’eau.
Ce gaz présente l’avantage de pouvoir créer de grande quantité d’énergie. En effet, lorsqu’un kilogramme d’hydrogène est mis en contact avec de l’oxygène, près de 3 fois plus d'énergie est libérée que lors de la combustion d’un kilogramme d’essence.
Aujourd’hui, il existe deux solutions principales de production de l’hydrogène :
- Extraction à partir du gaz naturel, en faisant réagir du méthane et de la vapeur d’eau, ce qui génère un gaz résiduel composé de dioxyde de carbone (CO2). Ce CO2 est récupéré pour le redistribuer aux entreprises qui l'utilisent (boissons gazeuses, agriculture, etc.).
- L’électrolyse de l’eau. Cela consiste à utiliser l’eau, l’air et l’électricité pour créer de l’hydrogène.
Les piles à hydrogène permettent de stocker cette énergie et de l’utiliser plus facilement. Cela a permis à une (très petite) partie du transport routier de n’émettre aucun gaz polluant depuis quelques années.
Qu’est-ce qu’une voiture à pile à hydrogène ?
Dans le cas d’une voiture à pile à hydrogène, l’hydrogène ne sert pas à provoquer une combustion, mais à créer de l’électricité pour alimenter les moteurs électriques de la voiture.
Dans son principe, une voiture à hydrogène est une voiture électrique qui fabrique sa propre électricité à bord grâce à une pile à combustible.
La conduite d’une voiture à pile à hydrogène est donc identique à celle d’un modèle 100 % électrique, à la différence que le plein d’une voiture à hydrogène se fait en quelques minutes et que l’autonomie dépasse très facilement les 500 km.
Les voitures à hydrogène sont également équipées d’une petite batterie qui récupère l’énergie des ralentissements et des freinages. L’électricité ainsi produite est ensuite renvoyée vers les roues en cas de besoin important de puissance, en complément de l’électricité qui provient de la pile à combustible.
Cependant, le système de la pile à hydrogène occupe beaucoup de place et s’adapte donc davantage à des voitures de grande taille.
Principaux avantages et inconvénients de l’hydrogène dans le secteur de l’automobile
Comme toutes les sources d’énergie, l’hydrogène présente un certain nombre d’avantages et d’inconvénients.
Ses principaux atouts sont les suivants :
- C’est une source d’énergie réellement renouvelable : l’hydrogène est présent partout dans la nature, sans limite.
- Aucunes émissions : une voiture à hydrogène est une voiture électrique qui ne produit aucunes émissions polluantes en roulant.
- Elle présente tous les mêmes avantages de conduite qu’une voiture électrique (silence, confort de conduite, etc.).
- Grande autonomie : les voitures à hydrogène atteignent déjà très facilement des autonomies supérieures à 500 km et certains constructeurs travaillent d’ores et déjà sur des véhicules à hydrogène avec des autonomies de 2 000 kilomètres !
- Rapidité́ du plein : moins de 5 minutes suffisent pour remplir les réservoirs des modèles à hydrogène actuels.
Quant aux principaux inconvénients de l’hydrogène, ils sont les suivants :
- Réseau de stations de recharge très limité.
- Bilan CO2 dépendant de la méthode d’extraction de l’hydrogène. L’État français a annoncé investir dans une filière d’hydrogène renouvelable.
- Puissance plus limitée : les piles à combustible ne peuvent pas produire autant d’énergie qu’une voiture électrique à batterie.
- Inflammabilité́ : l’hydrogène est un gaz inflammable qui demande des précautions particulières.
Où et comment recharger une voiture à hydrogène ?
La recharge des véhicules à hydrogène est l’un des grands défis à relever pour accroître la production et la part de ces véhicules dans le parc national. En effet, la voiture à hydrogène exige une infrastructure spécifique qui est actuellement rare, et donc chère.
En 2020, on dénombrait environ 600 stations de recharge dans le monde, dont seulement quelques dizaines en France.
Cela pourrait toutefois évoluer à l’avenir pour répondre aux besoins du fret routier, aérien et ferroviaire.
Le plein d’une voiture à hydrogène est similaire à celui d’une voiture thermique et techniquement proche du remplissage d’un réservoir de GPL. Il suffit de seulement environ 5 minutes pour faire le plein, ce qui représente un avantage majeur face à la recharge de véhicules électriques.
Le coût d’une voiture à hydrogène
La voiture particulière à hydrogène est encore rare en France et très coûteuse à fabriquer. Comme évoqué précédemment, la technologie à hydrogène nécessite de gros volumes pour les réservoirs de gaz, ce qui peut avoir tendance à pénaliser l’habitabilité de la voiture.
Hyundai, qui n’est pas un constructeur premium, commercialise le Nexo, un SUV familial à hydrogène, pour environ 72 000 euros. Autre exemple : la Toyota Mirai, une berline routière, est commercialisée à partir de 67 900 euros alors qu’elle est plutôt imposante et qu’elle sacrifie un peu son coffre.
On comprend alors pourquoi les constructeurs ne se concentrent pas sur la voiture particulière à hydrogène, mais plutôt sur les poids-lourds ou sur des programmes spécifiques comme les taxis Hype qui roulent à l’hydrogène.
Pour ce qui est du coût d’un plein d'hydrogène, le kilo est actuellement facturé entre 10 € et 15 €. Sachant qu’une voiture à hydrogène embarque environ 6 kg, le prix d'un plein est donc comparable à celui d'un plein d'essence. On peut toutefois espérer que les prix baisseront au fur et à mesure que la technologie à hydrogène se développera et sera de plus en plus adoptée.
Par ailleurs, l'hydrogène présente l’avantage d’être extrait grâce à des énergies renouvelables, ce qui permet d'avoir un impact sur l'environnement très réduit comparé aux énergies fossiles.
Concernant les aides à l’achat, les voitures à hydrogène sont éligibles à un bonus écologique pouvant aller jusqu'à 6 000 €, dans une limite fixée à 27 % du coût d’acquisition (TTC). Le montant du bonus varie en fonction du prix du véhicule :
- Moins de 47 000 € : jusqu'à 6 000 € pour les particuliers, mais jusqu’à 4 000 € pour les professionnels ;
- Plus de 47 000 € : jusqu'à 2 000 € pour les particuliers et les professionnels ;
- Plus de 60 000 € : jusqu'à 2 000 € pour les particuliers et les professionnels.
À partir du 1er janvier 2023, le bonus écologique sera réduit de 1 000 euros.
À cela peut s’ajouter une prime à la conversion. À compter du 1er janvier 2023, les montants de la prime à la conversion seront compris entre 1 500 € et 4 000 € en fonction des revenus du foyer, des caractéristiques de la voiture à mettre au rebut et celles de la voiture que à acquérir.
Voitures à hydrogène : où en est-on en France ?
À l’heure actuelle, voici la liste (limitée) des voitures à hydrogène disponibles en France :
- Hyundai Nexo ;
- Toyota Mirai ;
- Renault Kangoo Z.E. Hydrogen ;
- Renault Master Z.E. Hydrogen ;
- Peugeot e-Expert Hydrogen ;
- Citroën ë-Jumpy Hydrogen ;
- Opel vivaro-e Hydrogen.
Des projets existent chez d'autres constructeurs comme NamX et le français Hopium avec sa concept-car Machina Vision qui devrait être produite à partir de 2025 avec une autonomie annoncée de 1 000 kilomètres et un prix d’environ 120 000 euros.
Quant aux points de recharge, on en dénombre une cinquantaine seulement dans l’Hexagone, souvent réservés aux flottes professionnelles, et répartis notamment en région parisienne, en Normandie ou proche de Lyon.
Toutefois, la France devrait prendre de l’avance sur cette technologie, notamment grâce à l’ouverture au premier trimestre 2023 de la plus grande station de production et de recharge porte de Saint-Cloud à Paris. Cette station devrait assurer la production d’une tonne d’hydrogène par jour. Les véhicules des particuliers et les poids-lourds pourront y faire le plein.
Bien que pour l’instant l'hydrogène reste une technologie encore chère à produire, elle pourrait néanmoins profiter du déploiement des stations hydrogène à plus grande échelle pour voir son prix être divisé. La France souhaite ainsi investir 9 milliards d'euros pour devenir un leader de l'hydrogène. On devrait dénombrer 225 stations hydrogène en 2023, et un millier d'ici 2030.