Mobilité douce : avantages et inconvénients des voitures à hydrogène

Article Transition énergétique

Face aux enjeux climatiques et à la raréfaction des énergies fossiles, des alternatives se forment. Le choix d’une mobilité plus verte est un impératif croissant pour tous et pousse de plus en plus de foyers à s’équiper d’une voiture électrique ou à hydrogène. De même, l’arrivée des véhicules électriques et hydrogènes pousse les infrastructures à s’adapter. 

Si la voiture électrique n’a presque plus de secret quant à son mode de fonctionnement, la voiture à hydrogène reste encore un domaine inconnu pour de nombreuses personnes. 

L’achat d’un de ces véhicules représente un investissement et un engagement et suscite de nombreuses interrogations. Est-ce vraiment avantageux financièrement ? Est-ce une réelle alternative à la voiture à essence ou gazole ? Quels sont les avantages et les inconvénients d’une voiture à hydrogène ? Est-ce préférable à une voiture électrique. Autant de questions auxquelles nous apportons une réponse !

Qu’est-ce qu’une voiture à hydrogène ?

Une voiture (ou véhicule) à hydrogène est une voiture qui utilise l’hydrogène comme vecteur d’énergie. L’hydrogène est utilisé comme combustible couplé au dioxygène pour alimenter une pile à combustible. La réaction entraîne la génération d’électricité permettant au véhicule d’avancer et celle-ci ne rejette que des vapeurs d’eau. 

En d’autres termes, une voiture à hydrogène est une voiture électrique produisant sa propre électricité. Les voitures à hydrogènes sont par ailleurs classées en tant que véhicules électriques, malgré l’utilisation d’un carburant. 

Bien que le procédé ait été inventé par William Grove en 1839, les premiers prototypes de voiture à hydrogène n’arrivent que plus tard. Il faut attendre Chrysler en 1994 pour qu’un constructeur automobile s’y essaie. Ce n’est qu’en 2005, chez Mercedes, que le premier véhicule à hydrogène de série voit le jour. 

 

Comment fonctionne un moteur à hydrogène ?

Un moteur à hydrogène utilise une pile à combustible pour produire une réaction générant de l’électricité. Cette dernière produit sa propre électricité, sans avoir besoin de la stocker. 

La pile à combustible utilise la réaction entre l’hydrogène (H2) et le dioxygène (O2) pour produire l’électricité nécessaire au fonctionnement de la voiture. L’hydrogène est stocké à haute pression dans les réservoirs du véhicule, alors que le dioxygène est directement prélevé dans l’air ambiant.

La réaction chimique produit de l’électricité, de la chaleur, ainsi que de la vapeur d’eau (H2O). Ce faisant, une voiture à hydrogène est silencieuse et ne rejette aucun gaz polluant.

Comment recharger sa voiture à hydrogène ?

Rechargez votre voiture à hydrogène de la même façon que vous faites le plein d’une voiture à essence ou à GPL (Gaz de pétrole liquéfié), soit dans une station-service disposant d’hydrogène. La pompe ne se glisse cependant pas dans le réservoir comme pour une voiture à essence, mais se visse sur un embout. À l’instar du GPL, le transfert est 100 % hermétique, puisque le gaz est propulsé à haute pression. 

À l’instar du temps rapide de chargement d’une voiture électrique, la recharge d’une voiture à hydrogène ne prend que quelques minutes pour faire plusieurs centaines de kilomètres. Malheureusement, les infrastructures de ravitaillement sont encore trop peu nombreuses en Europe ou en France. À l’heure actuelle, les véhicules à hydrogène appartiennent à des flottes d’entreprises privées, ou sont des véhicules de gros transports (bus, avion…).

 

D’où provient l’hydrogène ?

L’hydrogène est un gaz existant dans la nature, mais pas ou peu sous forme « naturelle ». Il entre systématiquement dans la composition de ressources naturelles et est toujours associé à d’autres éléments. Par exemple, on le retrouve dans la composition de l’eau (H2O), associé au dioxygène. 

De fait, il faut extraire l’hydrogène. Aujourd’hui, sa production se fait pour l’essentiel(2) à partir de ressources fossiles comme le gaz naturel. Le vaporeformage du gaz naturel, exposé à de la vapeur d’eau très chaude, libère le dihydrogène. 

Une autre solution de production consiste à puiser dans l’électrolyse de l’eau. Le principe repose sur l’émanation d’hydrogène et d’oxygène suite à la circulation d’un courant électrique dans de l’eau. Malheureusement, pour que ce procédé soit considéré comme vert, il faut que l’électricité utilisée soit issue de sources renouvelables comme l’éolien ou le solaire. 

Avantages et inconvénients de la voiture à hydrogène

Les questions environnementales posent la nécessité d’utiliser des carburants alternatifs. Face à l’essor et aux avantages de la voiture dite « électrique », est-ce que la voiture à hydrogène est intéressante ? 

Le principal argument en faveur de la voiture à hydrogène est son bilan écologique excellent en matière de fonctionnement. Il s’agit d’une voiture qui ne rejette que de la vapeur d’eau, soit avec un impact environnemental nul.

Les modes de production et de transport de l’hydrogène posent cependant des questions, tout comme la production du véhicule ou encore de sa pile à combustion ainsi que de sa batterie.

Cependant, comparée à la batterie au lithium d’un véhicule électrique « classique », l’hydrogène est un combustible moins polluant. Voici un tableau des avantages et inconvénients(3) d’une voiture à hydrogène : 

Avantages

Inconvénients

Ne rejette que de la vapeur d’eau

Fabrication énergivore des piles à combustible et des réservoirs

Se recharge plus vite qu’un véhicule électrique (quelques dizaines de minutes selon le modèle, contre plusieurs heures pour un véhicule électrique)

Voiture coûteuse et offre limitée

Possède une grande autonomie (650 km en moyenne contre 300 km en voiture électrique)

Transport et stockage de l’hydrogène plus coûteux et compliqué, entraînant une limitation du réseau de station-services

Une énergie physiquement stockable

Aucune possibilité de se ravitailler à la maison (contrairement à l’électrique, avec prise installée)

Pas d’impact du froid sur l’autonomie, contrairement à une pile à lithium

Problème de l’impact environnemental de la production de l’hydrogène

Voiture à hydrogène, ce qu’il faut retenir

  • La combustion de l’hydrogène est un modèle de moteur qui existe depuis le 19ème siècle et qui ne rejette que de la vapeur d’eau. Ce faisant, il s’agit d’un moteur « propre ».
  • L’extraction de l’hydrogène entraîne cependant soit l’utilisation de matières fossiles et de rejet de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, soit l’utilisation de l’électricité. 
  • Les modes de production de l’hydrogène interrogent sur l’empreinte totale de cette énergie. Tout comme les modes de production et recyclage des piles à combustibles et de la batterie.  
  • Du fait de la difficulté à stocker et transporter l’hydrogène et du coût, il existe peu de station-services capables d’alimenter une voiture à hydrogène. 
  • Le parc mondial des voitures à hydrogène restant faible, surtout au regard de la part croissante des véhicules électriques classiques type « Tesla », il est peu probable que cette mobilité se démocratise autant que les voitures électriques. 
  • En définitive, la voiture à hydrogène est une alternative viable pour les entreprises privées ou les industries de l’aviation ou du spatial. 

La combustion du dihydrogène ne rejette que de la vapeur d’eau. De fait, il s’agit d’un carburant sans impact carbone lors de son utilisation. Malheureusement, son extraction se fait soit au moyen d’énergies fossiles, soit au moyen de l’électricité. En outre, difficile à transporter et à stocker, les station-services équipées sont rares en France. 

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.

Concernant les véhicules pour particuliers, la faible densité du réseau de station-services hydrogène et le prix des véhicules tendent à freiner l’expansion de ce nouveau véhicule. Cependant, les secteurs du privé et de l’industrie devraient se doter de flottes d’utilitaires, bus et camions, fonctionnant à l’hydrogène. L’installation, à l’horizon 2022, de 250 stations selon Mobilité Hydrogène France(4), sera une nette accélération dans la transition.

 

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