L’Hydrogène

L’Hydrogène, qu’est-ce que c’est ?

L’hydrogène est la molécule de gaz H2 de dihydrogène.
C’est un vecteur énergétique : l’énergie contenue dans la molécule peut être récupérée soit par combustion (moteur thermique adapté), soit servir à la production d’électricité (pile à combustible pour véhicules électriques).

Moteur à hydrogène

Le dihydrogène « explose » dans le dioxygène de l’air pour former de l’eau et produire de l’énergie. La combustion d’1 kg de H2 libère 3 fois plus d’énergie que celle d’1kg d’essence

Pile à combustible

L’oxydation de l’H2 sur une électrode couplée à la réduction d’O2 sur une autre électrode génère un courant électrique qui alimente un moteur.

 

Sa production

Hydrogène gris

96 % de l’H2 pour l’industrie est produit par vaporeformage de combustibles fossiles : procédé économique mais générant une lourde empreinte carbone (10 à 11 tonnes de CO2 émises pour 1 tonne de H2 produite)

Hydrogène bleu

Hydrogène produit à partir d’énergie fossile, mais le CO2 est capté et soit stocké de manière pérenne (CCS : Carbon Capture and Storage), soit réutilisé de manière éco-responsable.

Hydrogène vert

Il est produit à partir d’énergies renouvelables.

  • L’électrolyse de l’eau (avec de l’électricité produite par éoliennes ou panneaux solaires)
  • L’hydrogène issu de la biomasse

A partir de juin 2021, la commission européenne classera l’hydrogène en deux catégories :

Hydrogène propre

produit à partir d’énergie renouvelable

Hydrogène bas carbone

produit à partir d’électricité nucléaire ou de combustibles fossiles avec captage et stockage du carbone

L’offre véhicules

VL / VUL à piles à combustible

Les VL précurseurs commercialisés en France sont

Hyundai Nexo

163 ch
666km d’autonomie

Toyota Mirai

154 ch
500 km d’autonomie

Honda Clarity Fuel Cell

177 ch
650 km d’autonomie

D’autres véhicules sont en cours de commercialisation 

Renault Kangoo ZE Hydrogen

autonomie annoncée 370 km

Renault Master Z.E. Hydrogen

autonomie annoncée : 350 km

Hyundai H350

5 m3 à 12.9 m3
136 ch
autonomie annoncée 422 km

Mercedes Sprinter F-Cell

Bus à pile à combustible

Safra (Albi)

commercialise le Businova H2 depuis 2019 | autonomie : 300 km

Van Hool

commercialise le A330 Fuel Cell

CaetanoBus

Bus H2 City Gold | technologie fuell cell de Toyota.
Acheté par plusieurs villes européennes, et en cours de test à Paris. Capacité de 64 à 87 passagers. Un moteur électrique de 180 kW associé à une pile à combustible de 60 kW. 400 km d’autonomie. City Gold | CaetanoBus

 

Solaris

Urbino 12 Hydrogen | 350km d’autonomie

PL : Technologie en développement

Nikola Tre

PL de 500 à 1000 CV à pile à combustible | Autonomie de 500 à 1200 km | Lancement entre 2022 et 2023 en Europe.

En savoir plus

Hyundai Xcient Fuel Cell

Depuis 2020 : 2 piles à combustible de 95kW, autonomie = 400 km en configuration porteur 4×2 avec traction d’une remorque de 18 t. Plus d’informations : Hyundai Motor Upgrades Design and Performance of XCIENT Fuel Cell Truck for Global Expansion

Toyota

Développe un PL électrique fonctionnant à l’hydrogène pour le marché Nord-Américain (prototype S1 2021), et un PL 25t pour le marché japonais.

Hyzon Motors

Adaptation à l’hydrogène du tracteur routier XF Space Cab DAF. Autonomie 400 à 600 km, moteur électrique de 500kW, PTRA 44 tonnes. Plus d’informations : Hyzon XF hydrogène : prix, autonomie, performances, commercialisation (h2-mobile.fr)

Mercedes GENH2

Testé dès 2021, commercialisation prévue en 2025. Hydrogène liquide pour une autonomie de 1000km. Prix du Truck Innovation Award 2021. Plus d’informations : Start of testing of the new Mercedes-Benz fuel-cell truck prototype | Daimler

Retrofit

Remplacement d’une partie de la chaîne cinématique des véhicules

Depuis avril 2020, la conversion d’un véhicule thermique de plus de 5 ans en véhicule électrique à batterie ou hydrogène est légal en France. Valable pour VP, VUL, camions, bus et cars.

Le vendéen e-Neo travaille sur le retrofit hydrogène des poids-lourds.

Avitaillement et réseau d’approvisionnement

Durée d’avitaillement de quelques minutes, ne nécessite pas d’équipements de protection particuliers.
Le réseau de distribution étant encore peu développé, il peut être intéressant d’associer sa flotte à une station de production de l’hydrogène en propre.

Panorama des solutions hydrogène

Découvrez le panorama des solutions hydrogène de l’association France Hydrogène (publication du 21/11/2021)

Ses avantages

L’hydrogène peut être produit, puis stocké, sous forme gazeuse ou liquide, avant d’être utilisé.

N

Pas d'émission de CO2

Un véhicule à pile à combustible n’émet ni CO2, ni oxydes d’azote.

Un véhicule hydrogène à combustion n’émet pas de CO2 (les Nox peuvent être traités avec un catalyseur)

N

Pas de nuisance sonore

Pas de nuisance sonore dans le cas d’une pile à combustible

N

Capacité énergétique

Capacité énergétique 3 fois supérieure à celle du pétrole, rendement (ratio entre énergie restituée et énergie fournie) : 45 à 60 % pour l’hydrogène contre 25 à 30 % pour le moteur essence

Les véhicules roulant 100 % à l’hydrogène sont en catégorie Crit’Air Verte

Vignette Crit'Air Verte

Les limites

r

La production d’hydrogène peut être énergivore et entrainer de fortes émissions de GES

Hydrogène gris: il est indispensable de faire un bilan carbone complet.

r

Il est nécessaire de comprimer l’H2 entre 350 et 700 bars du fait de la faible densité énergétique volumique à pression atmosphérique.

Opération qui augmente le risque d’auto-inflammation et consommatrice d’énergie.
r

Coût de production élevé

r

Sûreté d’utilisation

Risque de fuite, d’enflammement, mais gaz très volatile donc peu de risque d’explosion. La recherche dans les transports porte sur les matériaux et les systèmes de refroidissement pour limiter ces risques.

L’hydrogène pour le TRM et TRV en Occitanie

Projet Hyd’Occ

Projet soutenu par l’AREC Occitanie (Agence Régionale Energie Climat) et porté par Qair

Création d’une unité industrielle de production d’hydrogène vert sur la zone du port de Port la Nouvelle à destination de l’industrie, des mobilités lourdes (maritime, terrestre, fluvial et ferroviaire) et de la génération d’électricité.

Projet HyPort

Déploiement des infrastructures de production et de distribution d’hydrogène vert sur les zones réservées et publiques des aéroports de Toulouse-Blagnac et Tarbes-Lourdes-Pyrénées.

Avant 2023
6 à 8 bus H2 prévus à Toulouse
&
+ de 20 bus H2 prévus à Montpellier