L’hydrogène (H₂) est l’élément le plus abondant dans l’univers et peut être utilisé comme vecteur énergétique. Contrairement aux combustibles fossiles, sa combustion ne produit que de l’eau (H₂O), ce qui en fait une source d’énergie potentiellement propre. Voici tout ce que vous devez savoir ce sujet et dans les moindres détails.

Comment fonctionne l’hydrogène comme carburant ?

Vous pourriez vous poser la question de comment un tel carburant peut fonctionner tellement cela paraît irréel, et vous allez le voir, c’est assez simple, l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau.

Un processus de combustion directe se produit ensuite puisque l’hydrogène peut être brûlé dans des moteurs adaptés, produisant de l’énergie mécanique nécessaire à une conduite en voiture.

L’hydrogène offre environ 33 kWh/kg, soit environ trois fois plus que l’essence (12 kWh/kg), mais sa faible densité volumique pose des défis de stockage, d’où son développement tardif.

Les types de production d’hydrogène

Il y a pour commencer l’hydrogène gris qui est produit à partir de combustibles fossiles (principalement par vaporeformage du méthane), émettant du CO₂.

Pour ce qui est de l’hydrogène bleu, il est quant à lui produit à partir de combustibles fossiles mais avec capture et stockage du CO₂.

Vient ensuite l’hydrogène vert qui est produit par électrolyse de l’eau utilisant de l’électricité renouvelable, sans émissions de CO₂.

L’hydrogène jaune est produit par électrolyse utilisant de l’électricité nucléaire.

Enfin, l’hydrogène turquoise est produit par pyrolyse du méthane, générant du carbone solide plutôt que du CO₂.

Ses applications dans les transports

Commençons par les véhicules légers qui sont ceux qui concerne les particuliers et composent la majorité du parc automobile, les voitures à pile à combustible comme la Toyota Mirai ou la Hyundai Nexo sont concernés.

Pour le transport lourd qui va des camions et bus aux trains fonctionnant à l’hydrogène comme les trains Alstom Coradia iLint), c’est aussi en plein boom, d’autant plus que ses modes de transports sont es plus polluants.

Il est aussi utilisé dans le milieu maritime, avec le développement de ferries et navires à hydrogène, et enfin dans l’aéronautique avec des projets d’avions à hydrogène (Airbus ZEROe prévu pour 2035).

On stockage et sa distribution

Il y a 3 principaux stockages :

• Stockage haute pression : Tanks à 350-700 bar pour les applications mobiles.
• Stockage liquide : À -253°C, pour maximiser la densité volumique.
• Stockage solide : Recherches sur les hydrures métalliques et matériaux poreux.

Pour ce qui concerne les infrastructures de stockage, nous sommes actuellement à l’étape du développement de stations de ravitaillement et réseaux de distribution.

Les avantages du carburant hydrogène

Premier avantage, zéro émission locale puisqu’il ne produit que de l’eau lors de son utilisation, et sa rapidité de ravitaillement ne prend que 3-5 minutes, comparable aux carburants conventionnels.

Et contrairement à l’électrique, il a une autonomie importante, comparable ou supérieure aux véhicules à essence et peut même stocker l’énergie renouvelable excédentaire.

Et comme nous l’avons vu précédemment, il est utilisable dans différents secteurs (transport, industrie, chauffage).

Ses limitations

La première limite a ce type de carburant est le coût de production, notamment pour l’hydrogène vert qui reste 2-3 fois plus cher que l’hydrogène gris.

Malheureusement, son efficacité énergétique laisse aussi à désirer, avec une chaîne de conversion qui présente des pertes significatives.

Pour ce qui concerne l’infrastructure, elle nécessite un développement important des stations et réseaux.

Son utilisation exige aussi des protocoles rigoureux en raison de sa grande inflammabilité, et il faut ajouter à cela des catalyseurs au platine sont coûteux et rares pour les piles.

Les projets internationaux et perspectives

5 types de marchés sont concernés :

• Europe : Stratégie hydrogène de l’UE visant 40 GW d’électrolyseurs d’ici 2030.
• Japon : Objectif de 800 000 véhicules à hydrogène d’ici 2030.
• Corée du Sud : Plan pour 6,2 millions de véhicules à pile à combustible d’ici 2040.
• Chine : Ambition de 1 million de véhicules à hydrogène d’ici 2030.
• États-Unis : Investissements massifs dans les infrastructures d’hydrogène propre.

La comparaison avec d’autres énergies alternatives

Commençons par les batteries électriques qui sont associées à l’environnement, elles sont plus efficientes pour les véhicules légers, mais moins adaptées aux usages intensifs.

Pour ce qui est des biocarburants, ils sont une concurrence potentielle avec la production alimentaire.

Le gaz naturel est quant à lui une solution transitoire mais toujours émettrice de CO₂, et qui ne peut donc pas être aussi efficace.

Et pour terminer, les carburants de synthèse sont une alternative pour l’aviation, mais qui ont une production énergivore.