Hydrogène et mobilité : quel modèle économique pour la pile à combustible

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Lancé en 2015, la Toyota Mirai est l'un des premiers véhicules équipé d'une pile à combustible.
Lancé en 2015, la Toyota Mirai est l'un des premiers véhicules équipé d'une pile à combustible. (Crédits : Reuters)
La promesse d'une mobilité 100% décarbonée a propulsé la pile à combustible comme l'une des solutions idéales pour l'automobile électrique du futur. L'équation environnementale et économique est en réalité beaucoup plus complexe et encore incertaine.

L'hydrogène, le Graal de la mobilité ? C'est vrai que sur le papier, cette technologie fait rêver: une autonomie deux à trois fois plus élevée que celle des batteries électriques, un temps de recharge de quelques minutes, et zéro émission de polluants à la sortie du pot d'échappements. On dit même que l'eau qui en ressort est potable... Qu'est ce qu'on attend alors pour imposer la pile à combustible, qui transforme l'hydrogène en électricité, à toutes les voitures neuves ?

La réalité est évidemment beaucoup plus complexe. D'abord, d'un point de vue environnemental, la promesse d'un bilan carbone neutre est loin d'être remplie. Comme nous le rappelle Patrick Pélata, ancien numéro deux de Renault et aujourd'hui consultant, "l'empreinte carbone de la production d'hydrogène aujourd'hui équivaut à celle du transport aérien". "Pour casser une molécule d'hydrogène, il faut l'équivalent de 34 kwh d'énergie, pour obtenir un kilo d'hydrogène, il faut consommer 100 kwh", nous explique cet ingénieur de formation. Autrement dit, il faut consommer autant d'électricité pour obtenir une même quantité d'hydrogène, ce qui renvoie au débat sur l'hydrogène vert.

Trois modèles dans le monde

Mais une fois le casse-tête environnemental résolu (ou pas), il reste celui du modèle économique. Très peu de constructeurs automobiles ont fait le pari de l'hydrogène. Chez Hyundai, la pile à combustible équipe déjà deux modèles: l'ix35 et le Nexo. Mais pour le Sud-Coréen, le "fuel cell" en anglais est une solution parmi d'autres dont la voiture à batteries. Il n'y avait que Toyota pour faire de l'hydrogène le seul horizon possible de la voiture du futur. Au point que le Japonais a totalement déserté la case voiture à batteries, jugeant que celle-ci ne serait qu'une étape avant la pile à combustible. Mais même le grand Toyota, numéro un mondial de l'automobile ex-aequo avec Volkswagen, commence à infléchir sa position et travaille désormais à une gamme autour de la batterie électrique. Et pour ne pas perdre plus de temps, il s'est allié à (beaucoup) plus petit que lui, à savoir le groupe Suzuki.

Lire aussi : Hydrogène vert : une révolution aussi prometteuse que complexe

Car la pile à combustible coûte très cher dans une voiture électrique... 68.000 euros pour une Toyota Mirai, 80.000 euros pour un Hyundai Nexo... Pour Eric Kirstetter, associé senior chez Roland Berger et spécialiste de l'industrie automobile, le compte n'y est pas: "avec l'autonomie accrue des batteries, l'hypothèse d'un essor des voitures particulières à hydrogène nous paraît peu probable. Il faudrait en outre recréer toute une infrastructure réseau. Soit beaucoup de capitaux, pour peu de bénéfices au profit du consommateur final". Avec la hausse de l'autonomie moyenne des voitures électriques passées en quelques années de 150 à 300 voire 400 km, la technologie de la batterie répond à la plupart des usages. A 39.000 euros, une Hyundai Kona se montre ainsi largement plus compétitive que le Nexo, et ce, malgré ses 300 km d'autonomie.

Les poids lourds, le candidat idéal

Pour autant, la pile à combustible n'est pas condamnée... Au contraire! Les industriels jugent qu'il existe un modèle économique pour les poids lourds. "On estime qu'en 2030, 17% des camions de plus de 6 tonnes vendus en Europe seront propulsés par une pile à combustible, soit un marché de 59.000 camions par an en Europe. Notamment 28% des véhicules de 40 tonnes qui parcourent des très longues distances", explique Eric Kirstetter. Selon lui, l'équation repose sur cette notion de distance: "plus les distances sont longues, plus le TCO est favorable à l'hydrogène". Le TCO ou le coût total de possession (achat, entretien, usage...) sera déterminant pour l'essor de l'hydrogène. Sur certains segments, il sera en concurrence avec le diesel. Mais d'autres facteurs pourraient jouer en la faveur de l'hydrogène comme la réglementation ou encore les subventions publiques.

Pour Eric Kirstetter, il y a un enjeu sur la taille du marché: "la filière hydrogène aura toutefois besoin de franchir des seuils de volumes pour faire baisser les coûts de revient". Mais plus encore, "il sera nécessaire de standardiser des composants que ce soit dans les réservoirs, le stockage ou les spécifications pour les systèmes de remplissage", rappelle le consultant. Ce processus d'harmonisation est classique dans un marché en pleine émergence. "L'accélération devrait survenir entre 2027 et 2030, ce qui permettra alors de franchir les effets de taille nécessaires pour atteindre une maturité de marché", conclut Eric Kirstetter.

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Commentaires
a écrit le 18/04/2021 à 10:12 :
À mon avis il ne faut utiliser l’hydrogène pour les véhicules, plutôt que les batteries électriques, que lorsque le rechargement des batteries n’est pas possible. D’une part parce qu’il y a une grande déperdition d’énergie puisqu’il faut de l’électricité pour produire de l’hydrogène, qu’il faut ensuite le stocker et le transporter et enfin parce que le processus de conversion de l’hydrogène en électricité par la pile à combustible n’est efficace qu’à 60%. D’autre part parce que l’autonomie des voitures électriques est en constante augmentation et rendra bientôt possibles des trajets sans recharge de plus de 500 km. Enfin parce que malgré toutes les précautions prises et la sécurisation des réservoirs le risque d’explosion n’est pas nul. Donc pourquoi ajouter un risque, même minime, en choisissant une voiture à hydrogène plutôt qu’une voiture électrique ? D’ailleurs, concernant les camions que l’on côtoie par exemple sur les autoroutes, il serait aussi préférable d’utiliser, surtout pour les petits ou quand cela est possible, la solution électrique BEV (battery electric vehicle) ou hybride plutôt que d’avoir recours à l’hydrogène.
a écrit le 15/04/2021 à 15:25 :
La simplicité? OUI
Mais elle n'est pas demandée par le consommateur!
Le "complot des cartels", je veux bien!
Mais si le consommateur est "c..", est-ce encore un complot?
a écrit le 14/04/2021 à 9:39 :
Et si les constructeurs réinventaient la simplicité.. Je considère mais c'est personnel que la roue est la seule grande invention de la bagnole le reste ne sont qu'évolutions et adaptations. Lorsque je découvre dans la presse une bagnole hybrid de monsieur tout le monde avec deux moteurs, 1,9 tonnes, 245 chevaux et un tas de bidules numériques est-ce nécessaire.. Il nous faudrait peut être aujourd'hui un Jim Cooper (Père de la Mini) pour réinventer la bagnole de monsieur tout le monde..
Réponse de le 14/04/2021 à 10:32 :
C'est évident ! Mais le Cartel de l'auto mobile (la voiture telephone voire frigidaire, navigateur, entertainer, cinema sur roue, interface de shopping etc...) sait s'entendre pour assurer de meilleurs profits. Ils ont d'ailleurs pour assurer le Cartel beaucoup de projets communs entre constructeurs, partagent ds plateformes comme ils disent etc... le tout avec la complicité des états au non de l'emploi, qui ne cesse par ailleurs de diminuer puisqu'ils délocalisent.

Ils n'ont aucun interet a faire des voitures légères, peu équipées, moins "iron man" en matière de résistance aux chocs (le risque zéro n'existe pas mais le faire croire, entasser les structures complexes permet d'améliorer les profits, un peu la sécurité aussi mais moins que la vigilance et la compétence au volant...)
Les normes techniques sont surtout un moyen de protéger un marché, pas seulement hein sinon ce serait trop voyant, il y a aussi la nécessité d'améliorer la sécurité mais il y a deux aspects au moins à ces normes dont l'élévation des exigences, parfois farfelues, afin d'endiguer l'érosion des marges.

ils le disent d'ailleurs, si les voitures électriques sont cher c'est par ce qu'elles sont trop durables, à part la batterie qui est quasiment le moteur quand même, un peu emmerdent de devoir changer le moteur tous les 5 ans, ce ne serait pas rentable de faire simple, il faut complexifier pour améliorer les marges et se distinguer, avoir un plus, monsieur plus !, par rapport aux autres.

Par ailleurs, il y a le complexe militaro industriel derrière... c'est plus visible aux US, mais le developpement des technologies duales permet d'augmenter les "capabilities" militaires, diminuer le cout des systèmes complexes en le faisant financer par la consommation ordinaire.... diabolique !
Réponse de le 14/04/2021 à 20:54 :
D'accord avec vous. A quoi sert tous ces "bidules" numeriques? Distractions et non fiables. Et deshumanisants. Il faut garder l'etre humain dans la boucle - in teh loop - comme nous disons en anglais - sinon quand les automatismes cessent de fonctionner et disent "vous l'avez la controle" c'est la catastrophe annoncee.
a écrit le 14/04/2021 à 8:52 :
Rappelons quelques évidences:
Hors questionnement à propos de la source d'hydrogène, l'équipement réservoir sous haute pression/pile à combustible/batterie/moteur électrique, et tel qu'il est présenté aujourd'hui, est loin d'être mature.
-Le stockage sous haute pression n'est pas abouti, la plupart des points de distribution existants sont sous 350 bars (En France), ce qui diminue de moitié la capacité d'un véhicule équipé pour les 700 bars. De plus les réservoirs "fuient" naturellement du fait de la petite taille de la molécule d'H2.
-Les piles à combustibles ont un rendement de 50%, le reste part en chaleur et leur durée de vie est d'environ 5000h, très insuffisant pour un usage industriel.
-Ces piles puisent l'oxygène dans l'air ambiant, avec toutes les pollutions correspondantes, que sort-il du pot d'échappement après toutes les modifications électro-chimiques subies lors de la traversée de la pile ?
-Les progrès technologiques attendus arriveront-ils à rattraper l'amélioration des performances des batteries seules avec la génération des batteries à électrolyte solide?
Réponse de le 14/04/2021 à 10:35 :
il me semble que précisément si on stock sous pression et par conséquent sous forme liquide l'H2 c'est aussi pour éviter les fuites... en plus d'augmenter la densité. Un liquide est beaucoup plus visqueux qu'un gaz.
Réponse de le 14/04/2021 à 14:34 :
20 000 "bagnoles" électriques, c'est combien d'éoliennes en plus ?
Vous voulez des éoliennes, faites les construire en ville.

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