Pourquoi les voitures à hydrogène sont la vraie affaire

Vous connaissez le principe. Vous arrivez à la gare, remplissez le réservoir et regardez l’horloge tourner. Chaque fois que vous faites cela, vous épuisez une ressource limitée. Les combustibles fossiles ne sont que la vie préhistorique compressée. L’offre diminue. Le prix est dicté par une poignée de nations. Et pour un pays comme les États-Unis, dépendre du pétrole étranger constitue un problème de sécurité nationale qui ne semble jamais être résolu. Nous dépendons de ce carburant sale depuis des siècles. Cela touche à sa fin.

La solution flotte peut-être juste au-dessus de nos têtes. Littéralement.

Le paradoxe de l’hydrogène

L’univers est principalement constitué d’hydrogène. Environ 75 pour cent de tout ce qui existe est H. Mais ici sur Terre ? Pas tellement de choses pures. L’hydrogène gazeux existe sous forme de molécules H2. Ils sont si légers que si vous ne les piégez pas, ils échappent à la gravité terrestre et flottent dans l’espace. C’est pourquoi on voit rarement de l’hydrogène pur. Il est généralement lié à d’autres éléments. L’eau est la plus grande. H2O. Hydrogène plus oxygène.

Extraire de l’hydrogène pur de ce mélange nécessite du travail. Plusieurs méthodes existent. La méthode la plus courante à l’heure actuelle consiste à l’extraire du gaz naturel. Vous pouvez également diviser les molécules d’eau par électrolyse. Les chercheurs envisagent même d’en produire biologiquement à partir d’algues ou de bactéries spécifiques. Une partie de cette procédure est standard. Une partie est encore en laboratoire.

L’économie de l’hydrogène

En 1970, le chimiste John Bockris a inventé le terme « économie de l’hydrogène ». L’idée était simple. Un avenir où chaque véhicule fonctionnera à l’hydrogène. Ce n’est plus un rêve illusoire. Nous avons la technologie.

L’élément clé est la pile à combustible. Elle produit de l’électricité à partir d’hydrogène. Pas de combustion. Juste de la chimie.

Les constructeurs automobiles construisent des concept-cars depuis des années. Pensez au Volkswagen Tiguan HyMotion. Ou le VUS à pile à combustible Chevrolet Equinox. Ce ne sont pas seulement des plans. Vous pouvez réellement acheter un modèle de production en Californie. La Honda FCX Clarity est déjà sur la route.

Plus de pollution ?

La promesse est propre. La seule émission d’un véhicule à pile à combustible est de la vapeur d’eau. C’est tout. Pas de monoxyde de carbone. Pas d’oxydes d’azote. Juste de l’air humide.

Mais il y a des obstacles. D’où vient l’hydrogène ? Si vous le fabriquez à partir de gaz naturel, vous utilisez toujours des combustibles fossiles. Vous venez de déplacer la pollution du pot d’échappement vers la centrale électrique. Est-ce vraiment mieux ? La réponse dépend de la grille. Si l’électricité utilisée pour l’électrolyse provient du charbon, vous ne faites que déplacer le problème. Qu’il s’agisse de l’éolien ou du solaire, l’équation change complètement.

Ensuite, il y a le stockage. L’hydrogène a une faible densité énergétique en volume. Vous avez besoin de réservoirs haute pression. Ou refroidissement cryogénique. Cela ajoute du poids. Complexité. Coût.

L’infrastructure est un autre mur de briques. Il n’existe quasiment pas de stations publiques à hydrogène comparées aux pompes à essence. En attendant qu’il y ait un réseau, la Honda FCX Clarity est une belle nouveauté pour les premiers utilisateurs des États ensoleillés. Ce n’est pas encore une solution grand public.

L’hydrogène peut-il remplacer l’essence ? Oui. Est-ce que ça devrait être le cas ? Peut être. La technologie fonctionne. La physique est saine. La politique est compliquée. La situation économique est difficile. Nous attendons que le prix baisse et que les réservoirs s’agrandissent. En attendant, vous pouvez continuer à pomper de l’essence. Ou vous pouvez conduire en Californie et regarder l’eau couler de votre pare-chocs.

Les piles à combustible ne réduisent pas seulement la pollution. Ils l’éliminent. Plus précisément, les émissions de carbone. Lorsque vous produisez de l’électricité dans une pile à combustible à hydrogène, les seules productions sont de la chaleur et de l’eau. Eau pure. Si tous les véhicules en circulation adoptaient cette technologie, l’épais smog qui étouffe de nombreuses villes américaines disparaîtrait en grande partie. La majeure partie de cette brume visible provient des gaz d’échappement des véhicules. L’Environmental Protection Agency note que la moitié des Américains vivent dans des zones où les niveaux de pollution ont un impact négatif sur la santé humaine. La réduction du smog ne se limite pas à de belles vues. C’est une question de santé.

Les moteurs à combustion interne sont sales. Ils brûlent des carburants à base de carbone. Les sous-produits comprennent le dioxyde de carbone, l’eau et la suie. Ces minuscules particules de matière ne disparaissent pas simplement. Lorsque les humains les respirent, les résultats peuvent être graves. Asthme. Cancer du poumon. Autres maladies respiratoires. Ensuite, il y a le dioxyde de carbone. La plupart des scientifiques s’accordent sur le fait que l’augmentation du CO2 atmosphérique contribue au réchauffement climatique. Le potentiel de changements climatiques dommageables à l’échelle de la planète est réel.

Transition vers des sources d’énergie propres

La transition des moteurs à combustion interne vers des sources non polluantes comme l’hydrogène est essentielle pour le 21e siècle. Nous devons réduire ces problèmes. Mais la réalité de la flotte actuelle est dure. Il y a aujourd’hui plus de 130 millions de véhicules à essence sur les routes. Les voitures à pile à combustible ne feront pas suffisamment de différence dans un avenir proche pour faire avancer les choses en matière d’améliorations environnementales. La barrière n’est pas seulement idéologique. C’est de l’économie.

Les premières voitures à pile à combustible coûteront probablement au moins 100 000 dollars. Ce prix les met hors de portée du conducteur ordinaire. Vous ne pouvez pas vous sortir du changement climatique si la voiture coûte autant qu’une maison. L’infrastructure est une autre pièce manquante. Nous avons besoin d’usines de production d’hydrogène. Nous avons besoin de stations de ravitaillement. Ni l’un ni l’autre n’existe encore à grande échelle. Certains observateurs affirment que les gains environnementaux à court terme proviendront d’une combinaison de technologies. Voitures à hydrogène. Véhicules électriques alimentés par batterie. Autres carburants alternatifs. Une approche hybride du réseau.

Pourquoi la pollution atmosphérique persiste

La pollution atmosphérique existante ne disparaîtra pas de sitôt. Le calendrier compte. La suie se dépose hors de l’atmosphère en quelques semaines ou mois. Le dioxyde de carbone reste beaucoup plus longtemps. Des décennies. Même si nous éliminions aujourd’hui toutes les sources d’émissions de carbone, il faudrait encore des années pour que les niveaux de carbone atmosphérique reviennent à la normale. L’inertie du système climatique est lourde.

Les automobiles ne sont qu’une source d’émissions de carbone. Ils sont importants, mais pas les seuls. Les centrales électriques au charbon rejettent également du carbone dans l’atmosphère. Pour prévenir le réchauffement climatique, nous devons également réduire ces émissions. C’est une guerre sur plusieurs fronts.

Efficacité de l’hydrogène par rapport à l’essence

L’efficacité est un autre avantage majeur de la pile à combustible à hydrogène. Un moteur à combustion interne est une bête inutile. Il utilise moins de 20 pour cent de l’énergie chimique contenue dans l’essence. Le reste ? Perdu sous forme de chaleur. Une pile à combustible est considérablement plus efficace. Il utilise environ 60 pour cent de l’énergie disponible sous forme d’hydrogène. C’est un énorme écart. Vous obtenez plus de kilomètres par unité d’énergie. Moins de gaspillage.

Plus de dépendance au pétrole étranger ?

Nous importons plus de la moitié du pétrole consommé par les États-Unis. C’est un chiffre stupéfiant. Les deux tiers de ce brut importé vont directement dans les réservoirs. Les transports engloutissent tout cela. Étant donné qu’une grande partie de cette chaîne d’approvisionnement se déroule à l’étranger, nous ne contrôlons pas les prix. Nous ne contrôlons pas les lignes d’approvisionnement. Une grande partie de ce carburant provient du Moyen-Orient. Ce sont des régions sujettes à l’instabilité politique.

Les États-Unis tentent de briser cette habitude depuis les années 1970. La stratégie a échoué. Les importations ont en fait augmenté. Les attentats du 11 septembre 2001 ont rendu cette dépendance encore plus dangereuse. Ce n’était plus seulement une question d’argent. C’était une question de sécurité.

Ensuite, il y a le coup économique. Lorsque les prix du pétrole montent en flèche, tout devient cher. Tout produit qui utilise du pétrole pour le fabriquer ou le déplacer coûte plus cher. L’essence et le diesel oscillaient entre 4 et 5 dollars le gallon en 2008. C’est raide. Cela entraîne le déclin de toute l’économie.

L’hydrogène est-il moins cher que l’essence ?

Le calcul est délicat. Le ministère américain de l’Énergie estime le coût des piles à combustible de la génération actuelle à environ 225 dollars le kilowatt. Ce n’est pas compétitif. Les prix de l’hydrogène doivent baisser à environ 30 dollars le kilowatt pour réellement concurrencer l’essence en tant que principale source de carburant.

“Le coût de l’hydrogène lui-même, mesuré au kilomètre, pourrait bientôt être jusqu’à 50 pour cent inférieur au coût actuel de l’essence.”

Le Conseil national de recherches affirme que le coût du carburant pourrait être la moitié de celui de l’essence. Cet avantage augmente à mesure que les prix du gaz augmentent. De plus, l’hydrogène se convertit en électricité avec un rendement élevé. C’est un gros problème.

Les véhicules à hydrogène peuvent-ils briser la dépendance au pétrole ?

Ils peuvent aider. Mais ne vous attendez pas à une solution rapide. Il faudra probablement des décennies avant qu’un nombre suffisant de véhicules à hydrogène prennent la route pour réduire les importations. Le changement est lent. Les infrastructures sont rares. Mais à long terme, l’impact pourrait être énorme.

Ce ne sont pas que des concepts. Plusieurs véhicules à pile à combustible (FCV) circulent déjà sur la voie publique.

Honda FCX Clarté

C’est le seul FCV disponible à la location aux particuliers. Et même dans ce cas, vous êtes coincé dans certaines régions de Californie où il existe des stations à hydrogène. Le bail coûte 600 $ par mois. Le premier est allé à une famille californienne le 25 juillet 2008. C’est une niche. C’est cher. Mais c’est réel.

Chevrolet Equinox VUS à pile à combustible

Chevrolet en a construit des flottes. Ils ont visité la Californie, New York et Washington, D.C. pour montrer leur technologie. Vous ne pouvez pas en acheter un. Vous ne pouvez pas en louer un. C’est un véhicule de démonstration. Cela prouve que la carrosserie du SUV fonctionne avec une pile à combustible. C’est ça.

Volkswagen Tiguan HyMotion

VW ne l’a pas vendu non plus. Le HyMotion a rejoint le National Hydrogen Road Tour. Il est parti de Portland, dans le Maine, jusqu’à Los Angeles. Il s’agissait d’une démonstration de faisabilité. Aucun concessionnaire ne le propose.

BMW Hydrogène 7

BMW a offert cette voiture à des célébrités. Will Ferrell en a eu un en premier. D’autres ont suivi. Ce n’est pas pour le grand public. C’est une démarche de relations publiques. Périodes d’utilisation prolongées pour les étoiles. Cela montre que la technologie fonctionne. Cela ne signifie pas que vous pourrez en commander un en Bavière demain.

L’économie de l’hydrogène est-elle durable ?

La question des infrastructures est importante. Sans stations, les FCV restent dans des showrooms ou des flottes d’essais. La situation économique évolue, mais les coûts du matériel restent élevés. Nous attendons que le prix du kilowatt s’effondre. On attend que des gares apparaissent en banlieue. C’est un long jeu. La dépendance au pétrole ne sera pas guérie en une seule année modèle.

L’écart de durabilité dans l’énergie hydrogène

Si l’économie de l’hydrogène veut offrir aux États-Unis un avenir sans pollution et sans dépendance au pétrole étranger, elle doit être durable. Autrement dit, elle doit être capable de suivre le rythme de la croissance démographique croissante, de l’utilisation accrue de technologies énergivores, des changements politiques et des changements d’attitude des gens à l’égard de l’environnement et du bien-être des générations futures. On estime que les besoins énergétiques mondiaux doubleront d’ici 2050. Il est peu probable que les réserves de combustibles fossiles, en diminution rapide, puissent répondre à cette demande. De nouvelles ressources énergétiques seront donc cruciales.

L’un des principaux obstacles à une économie durable de l’hydrogène réside dans le fait que les méthodes actuellement utilisées pour extraire l’hydrogène de molécules plus grosses reposent sur l’électricité – et que l’électricité est produite en grande partie par des méthodes génératrices de pollution. Si l’extraction de l’hydrogène est réalisée à l’aide de l’électricité d’une centrale électrique alimentée au charbon, peu importe que la pile à combustible ne pollue pas, car la pollution s’est produite lors de l’extraction de l’hydrogène. Si l’hydrogène doit être une véritable source d’énergie non polluante, l’électricité utilisée pour extraire l’hydrogène devra être produite par une méthode non polluante telle que l’énergie solaire. À l’heure actuelle, ce n’est généralement pas le cas. Une économie de l’hydrogène véritablement durable nécessitera donc des changements substantiels dans la production d’électricité.

Le stockage est également un problème. Le carburant hydrogène est stocké sous forme liquide comprimé et, au fil du temps, une partie s’échappe par évaporation. Si une voiture à hydrogène ne roule pas régulièrement, les pertes par évaporation augmenteront considérablement la dépense globale en carburant. Et compresser l’hydrogène liquide jusqu’à un volume pouvant être transporté dans une voiture nécessite également beaucoup d’énergie, et cette énergie peut avoir été générée à l’aide de méthodes polluantes.

Certains experts estiment que les améliorations apportées à la production et au stockage de l’hydrogène conduiront à une économie durable de l’hydrogène d’ici 15 à 30 ans. Cependant, l’idée d’une économie de l’hydrogène a ses opposants, dont beaucoup pensent qu’une telle économie ne pourra jamais être durable et que nos ressources seraient mieux utilisées en explorant d’autres formes de production d’électricité. Il faudra peut-être des années avant de savoir si l’hydrogène est réellement le carburant du futur.

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Plus de bons liens

• Fueleconomy.gov

• Piles à combustible 2000

-Nova

• Honda FCX Clarté

• Département américain de l’énergie

Sources

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