L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant dans l'univers. On le trouve dans la composition du Soleil, des étoiles, des planètes gazeuses.
Sur Terre il est surtout présent à l'état d'eau liquide, solide (glace) ou gazeuse (vapeur d'eau), mais il se trouve aussi dans les émanations de certains volcans sous forme H2 et de méthane CH4.
Les sources sont le gaz naturel ou le biogaz. La gazéification est un autre procédé permettant de transformer un composé solide en gaz riche en hydrogène. Les sources sont principalement le charbon et la biomasse. Ces technologies de production de l'hydrogène sont émettrices de CO2.
Avec des procédés d'électrolyse industrielle, il faut aujourd'hui 1 l d'eau et 5 kWh d'électricité pour fabriquer 1 000 l d'hydrogène sous forme de gaz à la pression atmosphérique. Il faut ensuite comprimer ce gaz à 700 bars pour une utilisation automobile.
En France, de grands groupes, comme Alstom, Air Liquide, Engie, EDF ou Total, s'intéressent de près au sujet. De même qu'une myriade de PME, à un stade plus ou moins avancé : McPhy Energy, Powidian, SymbioFCell, Areva H2Gen, Atawey, Pragma, PaxiTech, Ergosup, Sylfen…
La raison pour laquelle l'hydrogène est inefficace est due au processus de transfert d'énergie nécessaire pour alimenter une voiture. C'est ce qu'on appelle parfois la transition du vecteur énergétique.
Le prix d'un plein d'hydrogène +
Quant au plein d'hydrogène, le kilo est actuellement facturé entre 10 € et 15 €. Les véhicules à hydrogène actuels en embarquent 6 kg environ.
Quand l'hydrogène est produit à partir d'hydrocarbures, cela pose plusieurs problèmes écologiques. D'abord, il faut extraire ces hydrocarbures, ces énergies fossiles, ce qui génère des dégradations environnementales et des émissions de CO2.
Les points noirs de la technologie hydrogène
Fabrication énergivore des piles à combustible et des réservoirs ; Voitures très coûteuses et offre limitée ; Transport et stockage d'hydrogène compliqués et réseau extrêmement limité ; Production d'hydrogène problématique.
Le GPL, ou Gaz de Pétrole Liquéfié, est apparu comme le carburant du futur : moins polluant que l'essence et le diesel, bénéficiant d'avantages fiscaux le rendant moins coûteux à la pompe, et enfin préservant mieux l'usure des moteurs.
Comment fonctionne concrètement le véhicule à pile à combustible à hydrogène ? Leur énergie électrique est fournie par une pile à combustible. L'hydrogène est stocké sous pression dans les réservoirs dédiés du véhicule. Ce gaz (H2), ainsi que le dioxygène (O2) de l'air ambiant, alimente la pile à combustible.
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a assuré dans un rapport qui date déjà de 2019 que l'hydrogène est une énergie d'avenir. En effet, grâce à son faible rejet de CO2 cette énergie paraît être une alternative crédible. Effectivement associée à une pile à combustible, cette énergie ne rejette pas de CO2.
1 - Le drômois McPhy et sa gigafactory
La fabrication d'électrolyseurs et de stations hydrogène pour la mobilité. Pour sa production, l'entreprise, côté à la Bourse de Paris depuis 2014, s'appuie aujourd'hui sur deux usines, l'une dans la Drôme, l'autre en Italie dans la région de Toscane.
L'hydrogène (H) est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Très inflammable, il est inodore, incolore, non toxique et non corrosif.
Il existe trois méthodes pour fabriquer de l'hydrogène : l'électrolyse de l'eau, le reformage du gaz (ou vaporeformage) et la pyrolyse de méthane.
Où se trouve l'hydrogène ? Les ressources principales permettant de produire le dihydrogène H2 (que l'on appelle hydrogène par abus de langage) sont l'eau et les hydrocarbures (le charbon, le pétrole ou le gaz).
L'hydrogène est un gaz qui est difficile à stocker car il est tellement petit et léger qu'il se faufile partout et il nécessite d'importants moyens techniques pour le stocker à température basse et à très haute pression.
Première voiture à hydrogène de grande série dans le monde, la Toyota Mirai a débuté sa carrière dans de rares pays dont la France en 2018 et se renouvelle en 2021 dans une seconde génération complètement repensée et augmentant son autonomie à 650 kilomètres.
Sur une voiture à hydrogène, l'autonomie n'est pas un réel problème. Si l'offre reste encore limitée, les modèles aujourd'hui commercialisés peuvent parcourir plus de 500 à 600 km avec un plein.
Quels sont les avantages d'une voiture à hydrogène ? C'est une voiture qui a une meilleure autonomie que la voiture électrique (650 km en moyenne contre 300 km) et qui se recharge plus vite (une dizaine de minutes contre plusieurs heures). C'est également une voiture non polluante en fonctionnement et silencieuse.
Dossier - vidéo : Quelle énergie choisir pour votre nouvelle voiture en 2021 ? L'hydrogène, c'est en gros les atouts de l'électrique sans les défauts car elle offre une autonomie supérieure (environ 600 km) dans la plupart des cas et le plein est réalisé en à peine 2 minutes.
Tout le monde sera à parité et cela fonctionnera sur chaque niveau. D'abord sur la fabrication de l'hydrogène, avec les électrolyseurs, les réservoirs et les piles à combustible : cela représente 150 000 emplois d'ici 2030 dans 23 domaines d'activités et une centaine de métiers au total.
En France, la production d'hydrogène industriel représente plus de 900 000 tonnes par an. Les trois marchés les plus importants sont la désulfurisation de carburants pétroliers (60%), la synthèse d'ammoniac principalement pour les engrais (25%) et la chimie (10%).
Comme on le voit, le moteur à eau existe bien, sous la forme de moteur à injection d'eau chez les constructeurs historiques, et plus artisanalement et loufoquement sous forme de kits à installer par des apprentis-sorciers nous promettant monts et merveilles (moteur Pantone ou kit d'injection Vix par exemple).