L’ALLEMAGNE CHOISIT L’HYDROGENE
CHAPITRE VI
Le 10 septembre 2009, un accord a été signé entre le ministre allemand des transports, Wolfgang Tiefensee, et huit industriels, dont Daimler, Shell et Total, ainsi caractérisé :
« Notre objectif est de mettre en place un approvisionnement en hydrogène le plus généralisé possible sur le territoire allemand, de façon à pouvoir y introduire des véhicules alimentés par des piles à combustible en quantités industrielles dès 2015 ».
L’objectif est d’assurer une couverture suffisante de tout le territoire en 2015 pour tous les véhicules consommant de l’hydrogène, qui seront produits « en quantités industrielles ». La distribution de l’hydrogène se fera dans des stations fonctionnant en self-service, avec un plein en trois minutes, comme pour les voitures à essence. En outre, les constructeurs automobiles Daimler, Ford, Honda, Hyundai, Kia, Renault, Nissan et Toyota ont signé une déclaration d’intention pour la fourniture de véhicules à pile à combustible.
Le ministre ajoute :
« Après plus de 100 ans de moteur à essence et de dominance du pétrole, nous nous trouvons dans un changement radical dans le domaine du transport. L’Allemagne doit devenir un marché leader dans les techniques de propulsion de façon à (…) créer de nouveaux emplois d’avenir. C’est en développant à temps des solutions et des technologies adéquates que nous pourrons trouver des acheteurs et des marchés. La signature de cet accord industriel montre que l’Allemagne est déjà leader dans le domaine des technologies de l’hydrogène et des piles à combustible »
Voilà qui est clair. Et la France, que fait-elle ?
La France mise sur la voiture électrique. A mon avis, ce choix est contestable.
Voici l’étrange explication de cette préférence, donnée par le rapport Syrota (chapitre IV de ce blog) :
« Ces différents procédés conduisent à se poser la question de l’intérêt de l’hydrogène comme vecteur énergétique : si on l’obtient à partir de gaz naturel, pourquoi ne pas utiliser directement le gaz naturel dans le véhicule ? Si on l’obtient à partir d’électricité, pourquoi ne pas utiliser directement l’électricité dans le véhicule, puisque l’hydrogène y est transformé en électricité dans une pile à combustible ? »
Utiliser directement l’électricité ? Avec un fil très long ? Non, bien sûr, on est obligé de passer par des batteries. Et là, les difficultés surgissent. Tous ceux qui ont utilisé des batteries pour alimenter leur lieu de vie (maison ou bateau), savent de quoi je veux parler. En vrac, voici quelques contraintes de cette solution (qui concernent aussi la batterie au lithium, prévue pour les véhicules) :
. leur durée de vie est de quatre ans
. les batteries (au lithium surtout) se déchargent même quand elles ne sont pas utilisées
. il ne faut pas qu’elles soient trop déchargées, car elles s’abiment (une décharge ne dépassant pas 50% est recommandée pour la longévité des batteries au Li)
. le courant de charge ne doit pas être trop élevé, sous peine de détérioration (ce qui rallonge la durée de recharge, 7 heures pour une charge complète de batterie au Li)
. le rendement et la capacité diminuent beaucoup quand la batterie vieillit (dans une batterie au plomb, la charge réelle que peut tenir la batterie diminue de 50% environ au bout de 2-3 ans, pour une même quantité de courant de charge ; la diminution d’autonomie du véhicule varie comme la diminution de la charge).
La batterie au lithium a des capacités très supérieures aux batteries classiques. Cependant, l’autonomie des voitures qui vont bientôt sortir (à partir de 2012) n’est que de 160 km. En pratique, on laissera 40 km de sécurité, ce qui veut dire que le rayon d’action sera de (160 – 40)/2 = 60 km. Et attention, pas de fantaisies sur le trajet qui doit être millimétré avant le départ. Parce que si vous tombez en panne sèche, il n’y aura pas d’autres solutions que d’appeler la dépanneuse. J’ai entendu un malheureux journaliste dire que cela lui était arrivé en revenant du Bourget, ce qui l’a dégouté à jamais de cette solution.
Autre problème, le prix. Les batteries coûtent aussi cher que le reste de la voiture, environ 10 000 € pour une petite voiture. A cause du lithium. Le prix de ce métal rare est passé de 350 à 3000 $ la tonne entre 2003 et 2008. Et il continue à augmenter. Avec de fortes inquiétudes pour sa disponibilité future (en plus, le lithium manquerait pour la filière thermonucléaire, qui est l’avenir de l’énergie). Le cabinet Meridian International Research limite la durée d’exploitation du lithium aux environs de 2015, date où il faudra garder le peu de lithium restant pour les téléphones portables et les ordinateurs. D’autres sources américaines sont plus optimistes, cependant.
Evidemment, personne n’est prêt à payer le double (et plus avec l’augmentation attendue du lithium) du prix de la voiture pour cause de batteries. Une solution a été proposée: vous louerez cette batterie à un prix qui sera inférieur à celui de l’essence que vous auriez payée. En faisant le calcul, on trouve cependant un coût supérieur: la batterie coutera 10 000 €, plus les frais du garagiste (dont l’électricité de recharge), disons 13 000 €. En 4 ans une voiture fait 60 000 km (moyenne Argus), consommation 6 litres/100km, soit 3600 litres, ce qui revient à 3,6 € le litre. Bien cher…
En admettant un trajet moyen de 120 km, pour une batterie qui vient d’être chargée, il y aura en 4 ans 60 000/120 = 500 changements de batterie, soit un changement tous les 3 jours. Le coût du changement de batterie sera de 270 €/mois.
Un problème délicat provient du degré d’usure inégal des batteries (qui dépend aussi de la façon dont elle a été traitée : si elle est déchargée à fond souvent, elle s’usera plus vite). Lorsque le garagiste m’échange la batterie, je ne sais pas si celle qu’il me donne a une capacité de 160 km (batterie neuve), ou moins, par exemple 100 km si la batterie est en fin de vie. Est-ce que par prudence, je devrais ne pas programmer de rayon d’action supérieur à (100 – 40)/2 = 30 km ?
Le problème se pose tout différemment avec l’hydrogène, qui peut être géré exactement comme l’essence actuellement : même autonomie, même mode et durée du plein. Et, en cas de panne sèche, on imaginera sûrement un petit bidon sous pression (comme une petite bouteille de gaz) pour le dépannage.
On voit que si l’automobiliste a le choix entre une voiture électrique et une voiture à hydrogène, il n’hésitera pas : tant sur le plan financier que celui de la commodité, la voiture à hydrogène l’emporte largement.
Finalement, les batteries ne sont une bonne solution que pour des applications très minoritaires, comme les tournées de facteur. Mais pas pour des transports longs ou variables, ou par poids lourds, ni pour les bateaux et encore moins les avions (il faudra peut-être revenir aux avions à hélice !).
Actuellement, l’hydrogène dans les voitures est prévu uniquement avec la pile à combustible (PAC). C’est du moins ce que tout le monde fait. Est-ce une raison suffisante pour l’accepter ? N’a-t-on pas le droit, le devoir même, de constater que cette solution est une impasse ? A cause du platine. Ce serait tomber « de lithium en platine ». Le platine, indispensable comme catalyseur dans la PAC, est un métal encore plus précieux que l’or, et dont le prix a quadruplé entre 2002 et 2009. Et si l’on devait équiper toutes les nouvelles voitures d’une PAC, on consommerait 15 fois la production mondiale de platine… impossible.
Alors, pourquoi ne pas bénéficier des caractéristiques de l’hydrogène, trois fois plus énergétique que l’essence, pour l’utiliser comme l’essence ou le GPL dans un moteur à explosion ? C’est ce que fait déjà la BMW série 7 avec des prototypes qui roulent depuis 3 ans. Profitons aussi des améliorations considérables apportées au moteur à explosion ces dernières décennies.
Côté rendement, les PAC ont un rendement un peu inférieur à 50%, et le moteur à explosion peut dépasser les 40% … alors ne chipotons pas !
De plus, une solution moteur à hydrogène nous permettrait de nous passer totalement d’hydrocarbures, alors que la PAC aurait un marché forcément limité à cause du platine, ce qui signifie aussi que la grande majorité des véhicules devrait continuer à utiliser des hydrocarbures.
Autre point où l’on pourrait se distinguer peut-être de nos voisins d’outre-Rhin : le réseau d’hydrogène. Il semble que l’Allemagne s’oriente vers la construction d’un réseau spécialisé. Un gouffre financier. Pas nécessaire, car on pourrait faire autrement. Il y a deux pistes :
. on pourrait convertir le réseau GDF à l’hydrogène (ce réseau transportait de l’hydrogène et du monoxyde de carbone, par moitiés, jusqu’à la fin des années 60). On profiterait de ce réseau de 50 000 km, alimentant 77% des ménages français. Cependant, il semble qu’avec de l’hydrogène pur, les conduites se corroderaient, ce qui nécessiterait leur coûteux remplacement par des tubes adaptés.
. générer localement l’hydrogène sur le site de son utilisation (dans un garage de particulier ou une station service) à l’aide d’un électrolyseur, alimenté par de l’eau et de l’électricité. On obtient alors une solution modeste en coût et décentralisée.
Le prix de l'hydrogène, comparé à celui du litre d'essence, peut être ainsi calculé:
1 litre d’essence = 8,67 kWh + rendement de l’électrolyseur 70% + 15% pour la compression à 700 bars = 14,25 kWh
Prix moyen du tarif vert EDF MT ou HT (hors heures de pointe hiver) : 0,042 €/kWh HT
Prix de l’équivalent du litre d’essence : 14,25 x 0,042 = 0,598 € HT
Il faut y rajouter l’amortissement du matériel d’électrolyse et de distribution. Ce coût peut être évalué à 2 M€ pour une station moyenne délivrant l’équivalent de 5000 l d’essence par jour, soit un amortissement sur 10 ans de 0,1095 €/litre, donc un coût total de :
HT 0,707 €/l
TVA : 0,196 x 0,675 0,138
TTC : 0,84 €/l
Ce prix est à comparer au prix de vente actuel de l’essence : 1,40 €. Tout comme pour l’électricité de recharge des batteries, la TIPP n’est pas comprise. L’hydrogène permettrait donc de rajouter l’équivalent de la TIPP, soit 0,61€, et au total 1,45 €/l, prix tout à fait acceptable dans la perspective de l’augmentation inéluctable du prix de l’essence.
Le remplacement des hydrocarbures par de l’hydrogène génèrerait une activité nouvelle importante : principalement par la construction de nouvelles centrales nucléaires, mais aussi d’électrolyseurs, de réservoirs en matériau composite, et de nouvelles voitures et véhicules utilitaires. Il faut noter que l’exportation de ces nouvelles voitures est possible partout. En Allemagne, bien sûr, du fait de son futur réseau de distribution d’hydrogène, dans d’autres pays, comme la Norvège, qui se dirigent dans cette voie, et finalement partout où l’on peut trouver une prise électrique et un robinet d’eau. En effet, l’électrolyseur devrait être un équipement peu coûteux, qui pourrait même être installé dans le véhicule. Et nul doute que les électrolyseurs se multiplient dans les stations service, à condition d’avoir assez d’électricité. En France, il serait surprenant que Total et GDF Suez restent inactifs pour l’hydrogène, alors que Total livre déjà de l’hydrogène en Allemagne.
Si les constructeurs français se limitent à la voiture électrique, il est certain qu’ils seront éliminés au profit de ceux qui auront fait des véhicules à hydrogène, et notamment les allemands qui se sont officiellement déclarés pour l’hydrogène, et qui nous vendront leurs créations, au détriment de l’industrie française.