L’hydrogène, quel futur pour l’automobile ?

Nous vivons une importante évolution dans le monde de l’automobile : la mobilité évolue, les véhicules subissent des contraintes écologiques, la mobilité électrique se démocratise de plus en plus et de nouveaux carburants apparaissent pour tendre vers une neutralité carbone. En conjuguant ces évolutions à la hausse historique du prix des carburants, c’est une société entière qui est forcée à se tourner vers ces nouvelles énergies. Ces changements et nouveautés technologiques vont inévitablement poser des questions auxquelles Sébastien Elie, Directeur des risques Motors au sein de Stelliant Expertise va tenter de répondre.

L’hydrogène, carburant d’avenir ? 

Il y a près de 200 ans que les chercheurs travaillent sur des projets de ballon d’hydrogène, avant de pouvoir réellement exploiter des ballons dirigeables dans les années 1900. C’est à cette même période que les premières piles à combustible à usage domestique sont apparues.

Dans les années 1990, différents constructeurs automobiles ont remis au point des véhicules sous forme de prototype, fonctionnant avec l’énergie hydrogène et équipés de pile à combustible.

Toutefois, devant la mauvaise presse des véhicules fonctionnant au GPL, cousin du combustible hydrogène, ces projets n’ont finalement pas été commercialisés.

Aujourd’hui, poussés par des contraintes écologiques et économiques, les constructeurs reviennent sur ce combustible hydrogène afin de compléter leurs offres relatives à la mobilité. En réalité, la voiture hydrogène est un véhicule électrique qui dispose d’un réservoir d’hydrogène lui conférant une meilleure autonomie et un temps de remplissage du réservoir identique à un véhicule thermique. L’hydrogène est stocké dans un réservoir sous haute pression (700 bars) puis transformé en électricité par l’intermédiaire d’une pile à combustible, avant d’être stocké dans une batterie.

Un moteur électrique transforme cette énergie électrique en énergie mécanique, ce qui assure la propulsion du véhicule.

Lors de la phase de transformation de l’hydrogène en électricité par la pile à combustible, cette dernière rejette essentiellement de l’eau. Cette technologie permet de régler la contrainte de l’autonomie des batteries des véhicules électriques, souvent limitée.

Fonctionnement de la voiture à hydrogène (pile à combustible)

Toutefois, afin de fonctionner, cette technologie utilise des métaux rares, notamment pour la fabrication des batteries, tout comme pour les véhicules électriques. De plus, près de 95% de l’hydrogène est fabriqué à partir d’énergies fossiles.

En conséquence, bien que cette technologie présente l’avantage d’optimiser l’autonomie des véhicules électriques, elle présente donc certaines contraintes écologiques (métaux rares et énergies fossiles).  A la marge de cette pile à combustible, certains motoristes réalisent des essais sur des moteurs thermiques fonctionnant à l’hydrogène. Dans cette configuration, le carburant est remplacé par l’hydrogène.

Si le rendement du moteur thermique reste inférieur à la pile à combustible, il n’utilise pas de métaux rares, ne rejette presque plus de CO², et les Nox (pour Oxyde d’azote) [PM1] sont relativement faibles. Toutefois, cette application relativement propre, apparait pour le moment davantage destinée aux engins industriels et dans l’attente d’un hydrogène vert.

Les risques ?

Si cette technologie permet de régler la problématique de l’autonomie des batteries électriques, elle présente certains risques liés aux caractéristiques du combustible hydrogène. Ce dernier est un gaz 17 fois plus léger que l’air, il est donc très volatile. L’étanchéité des circuits doit être renforcée afin d’éviter toute fuite externe (pression 700bars). En complément de sa volatilité, il est extrêmement inflammable. Une faible énergie d’activation suffit à enflammer un mélange gazeux. Dans le cadre d’une application automobile, ces deux caractéristiques sont prépondérantes pour permettre d’assurer la sécurité des personnes.

Lors d’un accident de la circulation, le circuit combustible doit être protégé pour éviter toute fuite externe, propice aux incendies. Lors de la propagation d’un incendie (comme par exemple un feu de parking), les réservoirs d’hydrogène doivent être sécurisés par une soupape de surpression afin d’éviter les phénomènes d’explosion. Des normes industrielles applicables au stockage de l’hydrogène doivent être adaptées à ce type de véhicule et ses contraintes d’exploitation.

Bien que le renouvellement du parc des véhicules thermiques s’étale sur plusieurs années, il est certain que l’avenir du secteur utilisera une énergie cohérente avec les attentes de la société : durablement écologique et économique.  Néanmoins, afin de répondre à cet enjeu, la prise en compte des besoins sera capitale pour déterminer quel véhicule choisir.  Les véhicules hydrogènes représentent une des solutions qui permet de répondre à certains de ces besoins. Mais reproduire le schéma du « tout diesel des années 1990 » serait une erreur. Le choix du véhicule hydrogène, comme de chaque type de motorisation, doit ainsi resté adapté aux besoins.