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Mobilité hydrogène : la France va-t-elle réussir sa montée en puissance ?

Le 1er juin 2018, le gouvernement français a présenté un plan de « déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique », très attendu par les acteurs publics et privés du secteur des transports. Ce plan propose une série de mesures et met en place un budget de 100 millions d’euros par an.

Ce soutien public répond à deux objectifs : lutter contre le changement climatique au niveau global en réduisant les émissions de gaz à effet de serre du secteur (les transports représentant 26% des émissions de CO2 dans l’UE en 2013) ; lutter contre la pollution urbaine, source de morts prématurées et d’infections respiratoires associées aux particules fines.

Quels sont les éléments positifs et négatifs de ce plan ? C’est ce que nous nous proposons d’aborder ici, en nous appuyant notamment sur des travaux de recherche menés dans le cadre de la chaire « Énergie et prospérité »(1).

Les enseignements de l’expérience norvégienne

La Norvège est le pays le plus avancé en matière de transition dans les transports. En 2016, plus de la moitié des immatriculations de véhicules neufs concernait des véhicules électriques ou hybrides. Lancée à la fin des années 1980, cette transition n’a vraiment pris forme qu’à partir de 2013, avec le déclenchement d’une réelle dynamique d’adoption et d’expansion.

Développement des voitures électriques en Norvège

La grille d’analyse ci-dessous permet d’expliciter le rôle des politiques publiques dans cette dynamique. On y voit que la trajectoire de déploiement peut se décomposer en trois phases : décollage, montée en puissance et croisière. Des politiques peuvent alors être mises en œuvre à chaque stade.

Phase du déploiementDécollageMontée en puissanceCroisière
Caractéristiques structurellesRisques technologiques et commerciaux importants.

Rentabilité insuffisante pour les entreprises.

Demande privée inexistante.
Risques commerciaux.

Émergence d'une demande privée à partir des projets pilotes.
Nombreuses entreprises et technologies (BEV, PHEV, FCEV, etc.) sur le marché et offre de modes de transport complémentaires (véhicules privés, transport collectif, véhicules partagés, etc.)
Politiques de soutienSoutien à la R&D et aux projets pilotes impliquant des flottes captives.

Subventionnement des infrastructures dans les zones correspondantes grâce aux avances remboursables.

Encouragement à la coordination entre zones de déploiement.
Ouverture à la concurrence dans les projets pilotes avec maintien des subventions.

Soutien actif aux infrastructures entre zones de déploiement.
Sortie progressive des politiques de soutien financier.

Mise en place d'une régulation globale des transports pour l'usage des espaces publics et l'exploitation des données correspondantes.

Où en est la France ?

Pour ce qui est de l’hydrogène, la France se situe actuellement dans une phase de décollage.

Les prix des véhicules à hydrogène sont élevés (de l’ordre de 75 000 euros pour les modèles exposés au dernier Mondial de l’auto à Paris) et les stations de recharge encore rares. Les quelques constructeurs commercialisant ces véhicules sont essentiellement japonais et coréens (Hyundai, Honda et Toyota). La demande privée est quasi-inexistante.

Mais il faut mentionner trois projets pilotes français à l’avant-garde de la filière hydrogène : la société parisienne de taxis Hype, le projet EasHyMob en Normandie et le projet « Zero Emission Valley » en Auvergne-Rhône-Alpes. Ces trois projets s’appuient sur des flottes captives – désignant un ensemble de véhicules sous gestion commune par une structure privée ou publique, s’approvisionnant à leur propre source de stockage de carburant.

Décarboner les transports collectifs

Le modèle d’analyse que nous avons suivi suggère qu’en phase de décollage, il est important de consolider les projets pilotes.

Deux points positifs sont ici à souligner. Notons d’abord que dans un projet pilote, l’effet de réseau est plus facile à maîtriser : on s’appuie sur des flottes captives, la demande d’hydrogène est prévisible et l’intérêt financier des stations moins incertain.

Second point positif : pour obtenir un effet d’expérience significatif tant au niveau de la production des piles à combustible que dans la production d’hydrogène décarbonée, le plan Hulot mise sur d’autres usages comme les bus, camions, voire les bateaux ou les trains sachant que les véhicules individuels resteront encore longtemps à un prix élevé.

Développer des approches communes au niveau européen pour décarboner les transports collectifs et les transports utilitaires de marchandises permettraient de démultiplier ces aspects positifs.

Une démarche insuffisante

Le plan Hulot porte par ailleurs sur le financement public des investissements en valorisant les émissions de CO2 évitées, à un prix maximal de 20 €/CO2.

Prenons l’exemple de la production d’hydrogène. Le coût de production d’un kg d’hydrogène décarboné par électrolyse est aujourd’hui de 4 à 6 € par kg tandis qu'il est de 2 à 3 € par kg par reformage à la vapeur, procédé traditionnel qui émet toutefois 9,78 kg CO2 par kg d’H2 produit. Un écart de coût de production de 2 €/kg correspond donc à un coût des émissions évitées de 2/9,78 = 0,200 €/kg soit 200 €/t CO2, et 300 €/t CO2 pour un écart de coût de 3 €/kg d’H2.

On est bien loin du maximum de 20 €/t CO2 affiché par le plan Hulot ! Le capital nécessaire pour financer un tel investissement ne peut donc pas bénéficier d’un financement public.

N’est-il pas raisonnable d’engager dès maintenant un programme d’investissements pour la production d’hydrogène décarbonée ?

Mais l’électrolyse de masse est encore une technologie jeune qui bénéficiera de réductions de coût importantes, comme on a pu l’observer par exemple pour la production d’électricité décarbonée par panneaux photovoltaïques. Dans ces conditions, n’est-il pas raisonnable d’engager dès maintenant un programme d’investissements pour la production d’hydrogène décarbonée ? C’est ce que montre une analyse économique qui prend en compte ces effets d’expérience bien connus des industriels.

Il conviendrait ainsi de transposer cette analyse économique en démarche opérationnelle sur l’ensemble de la chaîne de valeur ajoutée de la filière hydrogène : de la production d’hydrogène jusqu’à sa distribution par un réseau de stations de recharge, en incluant les éléments embarqués comme les réservoirs haute pression et la production d’électricité par des piles.

Il conviendrait également de voir comment cette démarche pourrait s’insérer dans les schémas d’incitations pour que le financement privé prenne le relais du financement public, au fur et à mesure que les incertitudes réglementaires, techniques et commerciales sont levées.The Conversation


Commentaires

Question: Quel est le rendement de la centrale électrique à la roue de cette fillière?
Pour les voitures électriques à battterie lithium, c'est de l'odre de 80%.
Si l'hydrogéne n'est pas dans les clous: NE PAS SUBVENTIONNER.
Y en a marre de payer pour déployer des technos merdiques et non abouties . C'est completement inutile et prive les vraies solutions de financement...
Le rendement des piles à combustibles est en effet inférieur à celui des batteries lithium, mais ce n’est pas le premier critère à regarder ici. Pour rappel le rendement d’un moteur à combustion interne ne dépasse pas 40%.

Par ailleurs, en analysant le cycle de vie complet d’une batterie, en y incluant l’extraction des différents matériaux (lithium cobalt chrome) ainsi qu’une durée de vue de 7 à 9 ans, la conclusion est plus que mitigée en terme d’émissions de GES.
Cette solution ne conviendra jamais à des transports routiers lourds, et encore moins à des navires ou avions, qui nécessiterait des batteries beaucoup trop imposantes pour obtenir des autonomies convenables.
L’hydrogene a donc tout à fait sa place dans le transport durable de demain
Bonjour,
Dans la mesure ou l’énergie n'est pas gratuite, et / ou pollue, le rendement n'est pas sans importance (il est couramment admis qu'il est préférable d'utiliser une voiture qui consomme 5l/100 plutôt qu'une américaine qui pompe 20l/100!). Sur ce plan il me semble que l'hydrogène "vert" est encore loin d'être au niveau. Son seul interet serait de participer a un système de stockage, mais à quel prix!

Concernant l’énergie grise de la fabrication des VE, elle est souvent surestimée par ses détracteurs https://www.econologie.com/forums/nouveaux-transports/batteries-lithium-co2-et-cycle-de-vie-une-etude-de-l-eco-bilan-t15314.html ou http://eco-sceptique.over-blog.fr/article-30288356.html.

Pour le transport des marchandises, certes on est loin de compte avec des batteries, mais faudrait voir ce que donne réellement le cycle de l'hydrogène. Le transport par chemin de fer s'il était modernisé serait très largement meilleur.

Moderniser le transport ferroviaire et basculer le parc auto peut se faire en une décennie si on s'en donne les moyens, avec une très grosse réduction d'émission de GES à la clé et cela sans trop peser sur les couts.
Je pense que le remplissage des réservoir d'hydrogène est plus dangereux que le remplissage des réservoirs de GPL. Que disent les statistiques ?
C'est vrai mais les évolutions sont en marche et la France possède des talents dans ce sens
La société McPhy propose déjà une technologie de stockage hydrogène à 5 bars donc moins risqué et travaille à la diminution de la taille des dispositifs nécessaires et tout récemment EDF vient de nominé la startup Hysilabs qui veut développer du stockage dans un liquide
Cf https://www.edf.fr/hysilabs-hydrogene-liquide
L'avenir est clairement l'hydrogène mais il faudra encore du temps
Pour une question de place et de volume l'H2 est sous pression. Pas à 5 bars mais à 200, 350 ou 700 bars!
les reservoirs sous pression sont maitrisés et il y en a déjà de nombreux sur nos routes (camions citerne) qui alimentent les industriels en gaz divers et H2.
Jettez un oeil sur le site d'une start-up savoyarde http://atawey.com/fr/produit.html ils ont une solution de station de production, stockage et remplissage d'H2 vert pour des vélos à hydrogène. Il y en a 10 sur le site de Technoparc au Bouget-du-lac. Le vélo possède une bonbonne de 2 l @ 200B qui contient 35g de H2 assurant une autonomie de 100Km au vélo electrique.
Il me semblait que MAC PHY proposait de stocker 6% d'H2 dans une masse de 100 kilos d'hydrure solide de magnésium + graphite et à poste fixe, la chaleur récupérée lors de la compression étant stockée pour servir à la désorption de l'H. La solution HySilabs semble plus intéressante pour la mobilité.
J.FAMEREE, Compagnons d'EOLE /CLUB H2. Les solutions seront plurielles et à mettre en œuvre au départ des Energies renouvelables de préférence.
Je pense vraiment que l’hydrogene représente l’avenir, une fois qu’on saura le produire sans faire de pollution, on pourra rouler dans une ville sans pollution, mieux on arrosera la route pour faire pousser la végétation. Déjà vu des systèmes de chausse avec plein de petit trou qui permettent de faire pousser le gazon...imaginez nos ville entièrement gazonné...
Les japonais bossent sur l’amelioration de la production de l’hydrogene depuis un moment déjà et ils rigolent pas les bridés.
Les centrales nucléaires , on en a plein en France , cool, une seule qui pete et adieux la France , en plus vive la pollution pour des siècles. Stop le nucléaire.
Oui, il rigolent pas, "les Bridés", par ailleurs ils relancent progressivement leurs centrales nucléaires aussi!

L'hydrogene représentera peut être l'avenir, difficile de savoir, par contre ça risque d'être un avenir lointain au regard de l'enjeu et des technologies actuellement en place. Si l'urgence est réellement la baisse rapide des émissions de CO2, c'est peut être pas la piste la plus sure, du moins à court terme!
Oui, super l'H2, comme piste d'alimentation des trains sur lignes non-électrifiées, des bus et poids lourds, afin de polluer moins, au niveau particules moteur mais AUSSi particules au freinage, la récup d'Energie Cinétique remplaçant la poussière et chaleur des plaquettes de freinage, pour une grande partie de la de-célération.
De plus, il faut souligner que la chaine de propulsion électrique peut être la même pour VE à batterie ou VE à H2+PAC !
Ce tronc commun de mutualisation est un plus incontestable !
L'H2 donne plus d'autonomie et un temps de recharge plus court.
Certes, les véhicules élec-H2 sont encore chers (70 - 75 Keurs pour ceux vus au Salon Auto 2018 Paris, Hyundai, et autres).
Avons l'avantage en France d'avoir des Equipementiers qui maitrisent l'H2, comme Plastic Omnium, Faurecia, Symbio, Hydrogen,...)....pour peu que nos politiques et constructeurs autos et trains (Alstom) se positionnent sérieusement...
YA+KA
Une Planète à moins de 2° C est à ce prix !
Salutations
Guydegif(91)
A la 1ère expérimentation en Moselle (Sarreguemines) en lien sur ce site, mais plus accessible pour commentaires,
je voudrais ajouter ceci:
Bonjour,
Je voudrais rebondir sur cette opération en cours de l'article de avril 2017,
dt 1 extrait:
"ll est prévu que la station hydrogène de Sarreguemines recharge 10 véhicules utilitaires hybrides (électricité/hydrogène) de type Renault Kangoo ZE-H2. Ces derniers disposent d’une batterie pouvant stocker 22 kWh et d’une pile de combustible de 5 kW qui permet de convertir en électricité l’hydrogène embarqué. Près de 1,8 kg d’hydrogène pourra être chargé à bord, ce qui doit permettre de doubler l’autonomie du véhicule, de 150 km à 300 km."

OK, Très Bien, la combinaison batterie de 22 kWh ET la charge H2 de 1.8 kg + PAC, donne une autonomie globale augmentée, amis je voudrais souligner 2 choses:
- la batterie-tampon permet de récupérer l'énergie cinétique au freinage, d'où encore rajout à l'autonomie,
- ET, Last not Least, ce faisant pour une grande partie du freinage, moins de particules au freinage engendrées, d'où air moins vicié !
Ceci constitue 2 avantages notoires ce cette solution duale H2+PAC+Batterie-tampon !
Merci de nous donner un CR du REX de cette expérience en cours depuis 1 an ou plus.
Salutations
Guydegif(91)
dans le domaine de l hydrogene je ne vois que tres peu de commentaires (à part ZAMUR un peu plus haut) qui concernent la sécurité d emploi . je me permets de rappeler qu' un mélange d ' air contenant 3% d ' hydrogène est un mélange
EXPLOSIF ! ; cela entraine des mesures drastiques de sécurité pour toute manipulation d ' hydrogène et des risques considérables en cas de fuite mème minime d'hydrogène
Oui mais au pire on aura quelques immeubles qui descendront. C'est pas bien grave, car c'est des morts "verts". Et puis avec le temps ce sera plus fiable...
Vous vous posez trop de (bonnes) questions!
Excusez moi mais je ne comprend pas que pour défendre la filière hydrogène vous deviez prendre l'exemple de la voiture électrique en Norvège. Il n'y a aucun lien ! En plus prendre l'exemple de la Norvège n'est pas très intelectuallement honnête. Ce pays grand exportateur de gaz naturel n'en utilise pratiquement PAS DU TOUT parce que ce pays produit déjà trop d'électricité renouvelable NON INTERMITENTE (hydro) pour ses besoins. Ils exportent vers L'UE et construisent de nouvelles lignes pour en exporter plus. Le jour où notre électricité sera à 98% renouvelable NON INTERMITENTE nous aurons le droit de prendre la Norvège comme exemple. Pas avant. Après cette introduction biaisée j'ai arrêté de lire l' article.
Bonjour,
Sur ce plan je ne suis pas d'accord avec vous dans le sens que l’hydrogène est justement un moyen de compenser le problème de intermittence ENR car peut se stocker sur des mois.

La vraie question est de savoir ou en est cette techno? A ma connaissance et sauf preuve du contraire, on est encore loin d'une solution viable sans copieuses subventions.
Si vous voulez des applications valides avec l'hydrogene, il y'a le bateau qui fait le tour du monde, les drones qui volent pendant 2heures, la moto sur lequel planche honda, les camion poids lourd, les generateurs d'electricité portables...
Oui et aussi Saturne V qui a envoyé l'homme sur la lune. On peut faire beaucoup de choses avec l'hydrogène.

La question n'est pas de savoir s'il est possible de faire fonctionner mais si c'est envisageable de déployer à grande echelle à un cout et une efficacité raisonnable. ET sur ce plan, c'est moins clair...
Il faut faire attention au fait que l’on va avoir besoin de beaucoup d’hydrogène et de biométhane / méthanation (Power to gas P2G) pour le stockage et en substitution du gaz et pétrole importé. Nous sommes en France importateurs de 56 milliards d’euros par an en moyenne d’énergies fossiles et l’Europe de 450 milliards d’euros par an.

Donc mettre de l’hydrogène (ou du gaz) dans des véhicules "légers" ne correspond le plus souvent pas aux meilleurs usage de l’énergie.

On ne va pas avoir tant d’hydrogène que çà (et encore moins de bornes de recharges d’H2) tout de suite. Dans les études (par exemple GrDf) on est à seulement à environ 30% de P2G dans les décennies à venir dans les prévisions en France.

Si l’hydrogène (très léger) est pleinement justifié dans les transports lourds et longues distances (camions, bus, trains, bateaux, avions etc) il l’est beaucoup moins dans les véhicules légers :

– à cause des pertes de conversion : si on obtient autour de 95% de rendement pour l’électrolyse dans des grandes unités avec récupération de chaleur on est au mieux autour de 82% dans des unités délocalisées qui seront forcément les plus nombreuses. Ensuite pour la pile à combustible de véhicule on est dans le meilleur des cas à 65% (60% par exemple pour Toyota). Bilan : 53% au mieux.

Alors que pour les véhicules à batteries on peut théoriquement dépasser les 90% de rendement même s’il faut compter des pertes de charge.

– mais les véhicules batteries (sans augmentation de taille de batterie) récupèrent l’énergie au freinage et l’énergie solaire directe (ou indirecte) et çà n’a rien de négligeable avec la gestion de l’énergie puisque pour des véhicules légers on peut obtenir au mieux comme dans le cas des véhicules électro-solaires existants aux résultats largement homologués quelques centaines de km de plus soit en pratique quelques 800 km de jour au total et donc des autonomies largement suffisantes y compris de nuit (400 km)

– les batteries évoluent et on va rapidement passer à des autonomies suffisantes. De même la charge rapide en moins de 10 à 15 minutes (y compris en charge directe sans câble quasiment sans perte) n’est plus vraiment un problème (en charge solaire on utilise par exemple les volants d’inertie, batteries etc). En termes de matériaux de substitution bien moins polluants que le Lithium et Cobalt on a entre autres le Na-ion qui existe déjà mais arrive avec des rendement bien meilleur dès 2020 pour des densités énergétiques assez proches voire très supérieures avec le phosphore (mais à éviter dans le cadre d’une généralisation vu son usage vital et une ressource qui va manquer). En plus il y a plusieurs approches et solutions favorables comme les batteries à électrolyte solide etc. Le recyclage est complet comme çà devient le cas pour le lithium.

– s’il est facile pour beaucoup de faire la charge de véhicules batteries à partir de solaire chez soi ou en entreprises, çà l’est beaucoup moins pour l’hydrogène. Il n’y aura par ailleurs jamais autant de bornes de recharge qu’en électrique vues les contraintes et les coûts.

– de même les véhicules à batteries peuvent rapidement servir à réduire les pics de réseaux en complément d’une rémunération qui en pratique peut atteindre 1500 euros par an pour les particuliers (et beaucoup plus pour les entreprises) qui appliquent cette solution avec succès déjà dans plusieurs pays.

– les bornes de recharge d’hydrogène seront beaucoup moins nombreuses, plus coûteuses, de même qu’en entretien et sécurité.

– le cycle hydrogène utilise beaucoup plus d’eau, qui manque régulièrement dans de plus en plus de régions et pays.

– de même raisonner en terme de véhicule individuel est vite absurde puisque l’on se heurte toujours au même problème de place, d’embouteillages, de pertes, de consommation de ressources etc. Ainsi faire des recharges rapide pour l’ensemble des véhicules correspond à une consommation notamment de cuivre très élevée en plus de celle des moteurs électriques etc

– la charge solaire (indépendante du réseau) de même que les véhicules électro-solaires correspondent bien à une part importante des problèmes puisqu’ils consomment le minimum de ressources (batterie de 60 kg seulement pour 800 km d’autonomie) mais aussi forte réduction de la dépendance au réseau donc aux câblages et ressources, tout en apportant une énergie importante aux bâtiments et autres activités. Cette approche commence seulement à être en partie intégrée par de grands constructeurs automobiles (Toyota, Kia, BMW, Fisker, Hyundai, Audi etc) déjà devancés par des entreprises moins importantes pour le moment. De nombreux pays s’y intéressent dont la Chine évidemment avec notamment Hanergy (et Bolloré/Bluecar en France)

Voir par exemple pour Kia et Hyundia ces jours-ci encore :

https://www.kianewscenter.com/news/all/kia-and-hyundai-reveal-solar-charging-system-technology-to-power-future-eco-friendly-vehicles/s/04ab743b-82fb-4031-81ea-5bb8c4fe6e8e

Bref, tout cela pour dire qu’en terme d’efficacité, d’aspects pratiques, de coûts etc il est préférable d’employer l’hydrogène pour ses meilleurs usages qui en mobilité sont plutôt les véhicules lourds et longues distances, alors que pour les véhicules légers les batteries (qui évoluent sur plusieurs plans dont autonomie, rapidité de charge, ressources, durée de vie etc) sont plus appropriées, particulièrement en couplage avec le solaire direct intégré au véhicule (et indirect) avec un impact favorable quand ces derniers font moins de 400 kg et ce qui est en train d’arriver car les véhicules de plus d’1 tonne entraînent des gaspillage importants d’énergies comme de ressources et pollution (gros pneumatiques responsables d’une part importante de la pollution plastique des rivières, eaux, sols, océans etc)

Il faut donc bien faire attention d’utiliser chaque technologie pour ses meilleurs usages et ne pas recommencer comme auparavant où l’on ne raisonnait pas en terme d’efficacité, de ressources etc ce qui a conduits à des conséquences et gaspillages très importants que le public finit toujours finalement par payer au contraire des responsables qui ont vendu des technologies dont on constate tôt ou tard qu’elles sont inappropriées.

Cet article de Slate résume globalement assez bien les problèmes même s’il faut pousser le raisonnement beaucoup plus loin pour ne pas commettre d’erreurs de choix. Des hybrides batteries + pile à combustible ne sont pas une solution optimale compte tenu des contraintes techniques et de coûts et plutôt à éviter.

http://www.slate.fr/story/168185/imaginons-la-voiture-ideale

Lightyear One parmi d'autres a une meilleure approche pour les véhicules légers :

https://lightyear.one/lightyear-one/

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