Voici pourquoi les voitures à hydrogène ne dépasseront pas les véhicules électriques car elles sont gênées par les lois de la science

L'hydrogène a longtemps été présenté comme l'avenir des voitures particulières.

Le véhicule électrique à pile à combustible à hydrogène (FCEV), qui fonctionne simplement à l'hydrogène sous pression tirée d'une station de ravitaillement, ne produit aucune émission de carbone de ses gaz d'échappement. Il peut être rempli aussi rapidement qu'un équivalent de carburant fossile et offre une autonomie similaire à l'essence.

Pour sa part, Toyota croit à cette option. La compagnie lancera le Mirai de deuxième génération plus tard en 2020.

L' Association canadienne de l'hydrogène et des piles à combustible a récemment produit un rapport vantant les véhicules à hydrogène. Entre autres points, elle a indiqué que son empreinte carbone est meilleure que celle des véhicules électriques: 2,7 g de dioxyde de carbone par kilomètre contre 20,9 g.

Je pense tout de même que les piles à combustible à hydrogène sont un concept défectueux. Cependant, je crois que l'hydrogène pourrait jouer un rôle important dans la réalisation d'émissions de carbone nulles en remplaçant le gaz naturel dans le chauffage industriel et domestique.

Mais j'ai du mal à voir comment l'hydrogène peut rivaliser avec les véhicules électriques, et cette opinion a été renforcée par deux déclarations récentes:

Un rapport de BloombergNEF a conclu que: «La majeure partie du marché des voitures, des autobus et des camions légers devrait adopter la technologie électrique, qui est une solution moins chère que les piles à combustible.

Volkswagen, de son côté, a fait une déclaration comparant l'efficacité énergétique des technologies. "La conclusion est claire", a déclaré la société. "Dans le cas de la voiture particulière, tout parle en faveur de la batterie et pratiquement rien ne favorise l'hydrogène."

Problème d'efficacité de l'hydrogène

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.

Prenons 100 watts d'électricité produits par une source renouvelable telle qu'une éolienne. Pour alimenter un FCEV, cette énergie doit être convertie en hydrogène, éventuellement en la faisant passer dans l'eau (le processus d' électrolyse ). Cela signifie une perte d’environ un quart de l'énergie électrique.

L'hydrogène doit ensuite être comprimé, refroidi et transporté vers la station d’entreposage d'hydrogène, un procédé efficace à 90%. Une fois à l'intérieur du véhicule, l'hydrogène doit être converti en électricité, ce qui implique une perte d’environ 40%. Enfin, l'électricité requise pour déplacer le véhicule est efficace à environ 95%. En résumé, seulement 38% de l'électricité initiale, soit environ 38 watts sur 100 sont utilisés .​

Avec les véhicules électriques, il n’y a pratiquement aucune perte énergétique. Les mêmes 100 watts de puissance provenant de la même turbine perdent environ 5% d'efficacité dans ce transfert à travers le réseau. Vous perdez encore 10% d'énergie en chargeant et déchargeant la batterie lithium-ion, plus 5% supplémentaires en utilisant l'électricité pour faire rouler le véhicule. Vous êtes donc descendu à 80 watts, comme le démontre la figure ci-contre.

​En d'autres termes, la pile à combustible à hydrogène nécessite le double de la quantité d'énergie. Selon BMW : "L'efficacité globale de la chaîne énergétique de la transmission de la puissance au véhicule n'est donc que la moitié du potentiel d'un véhicule électrique."

Des centres de permutations

Il y a environ 5 millions de véhicules électriques sur les routes, et les ventes ont fortement augmenté. Cela ne représente qu'environ 0,5% du total mondial, mais dépasse de beaucoup les 7 500 ventes de voitures à hydrogène dans le monde à la fin de 2019.

Il existe encore très peu de stations de ravitaillement d’hydrogène et leur construction ne sera guère une priorité à la suite de la pandémie de coronavirus, mais les défenseurs de cette source énergétique soulignent qu’ils peuvent faire le plein beaucoup plus rapidement et conduire beaucoup plus loin par remplissage. ". Comme moi, beaucoup de gens hésitent à acheter une voiture électrique pour ces raisons.

La Chine, avec un bilan de ventes de plus d’un million de véhicules électriques annuellement, a développé des solutions qui lui permettent de résoudre certains de ces problèmes. Par exemple, on est à développer une infrastructure pour que les propriétaires de VÉ puissent échanger leurs batteries rapidement. NIO, le constructeur automobile basé à Shanghai,  confirme un temps d'échange de trois minutes dans ces stations. La Chine prévoit en construire un grand nombre. Pour sa part, BJEV, la filiale de voitures électriques du constructeur automobile BAIC, investit 1,3 milliard d'euros (1,2 milliard de livres sterling) pour construire 3000 stations de recharge de batteries à travers le pays au cours des deux prochaines années.

Non seulement c'est une réponse à l'anxiété de l’autonomie des futurs propriétaires de voitures électriques, mais cela répond également au coût élevé des VÉ. Le coût des batteries représente environ 25% du prix de vente moyen des véhicules électriques, ce qui est encore beaucoup plus élevé que les équivalents essence ou diesel.

En utilisant le concept de la permutation, la batterie pourrait être louée, une partie du coût de l’échange étant des frais de location. Cela réduirait le coût d'achat et encouragerait l'adoption par le public. Les batteries permutables pourraient également être rechargées en utilisant de l’électricité renouvelable excédentaire, un énorme avantage environnemental.

Certes, ce concept nécessiterait un degré de standardisation de la technologie des batteries qui pourrait ne pas plaire aux constructeurs automobiles européens. Le fait que la technologie de la batterie pourrait bientôt permettre d'alimenter des voitures sur un million de kilomètres pourrait rendre le modèle économique beaucoup plus attrayant.

Cependant ce concept ne fonctionne pas nécessairement avec des véhicules plus lourds tels que des fourgonnettes ou des camions, car ils ont besoin de très grosses batteries. Dans ce cas, l' hydrogène pourrait être la solution.

Concernant les allégations sur les émissions de carbone de ce rapport de l'Association canadienne de l'hydrogène et des piles à combustible. Après vérification concernant la source des statistiques, il s’est avéré que l’on comparait la production d’'hydrogène fabriqué à partir d'électricité purement renouvelable avec des véhicules électriques alimentés en électricité à partir de combustibles fossiles.

Si les deux étaient issus d'électricité renouvelable, l'empreinte carbone serait similaire. Le rapport a été financé par le consortium industriel H2 Mobility, c'est donc un bon exemple de la nécessité de faire attention aux informations dans ce domaine.
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Tom Baxter
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The Conversation

Contribution: André H. Martel