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Hydrogène et piles à combustible [FR][en][de

Publié: vendredi 24 novembre 2006   

Les véhicules roulant à l'hydrogène sont censés réduire la dépendance internationale au pétrole tout en supprimant la pollution atmosphérique et les émissions de CO2 liées aux transports. Cependant, certains estiment que l'hydrogène est un carburant propre uniquement s'il est produit à partir de sources d'énergie renouvelable. 

A lire aussi:

Prochaines étapes:

  • 19 janvier 2007 : La plateforme technologique sur l'hydrogène et les piles à combustible (HFP) approuve le plan d'exécution.
  • 28 mars 2007 : Création d'une association par l'HFP, constituant la première étape d'HFP vers un partenariat européen public-privé (Initiative technologique conjointe, ITC) sur l'hydrogène et les piles à combustible.
  • 21 mai 2007 : Le Parlement adopte une déclaration écrite sur l'établissement d'une économie verte de l'hydrogène et d'une troisième révolution industrielle en Europe, notamment avec la mise en place d'une infrastructure décentralisée pour l'hydrogène dans tous les Etats membres d'ici 2025.
  • Des ITC devraient être lancées d'ici fin 2007 et les activités devraient commencer début 2008.

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Le transport représente environ 71% de la consommation énergétique totale de l'UE, le secteur automobile étant à lui seul dépendant au pétrole à hauteur de 98%.

Pour réduire cette dépendance, la Commission a fixé comme objectif de remplacer 20% des carburants traditionnels par des carburants alternatifs d'ici 2020 (Livre vert : Vers une stratégie européenne de sécurité d'approvisionnement énergétiquePdf external , 2000).

Un an après, elle a présenté une communication sur les carburants alternatifs, identifiant trois d'entre eux comme les plus prometteurs : les biocarburants, le gaz naturel et l'hydrogène.

L'hydrogène a de nombreux avantages :

  • Il s'agit de l'élément le plus abondant sur terre;
  • Il s'agit d'un vecteur d'énergie versatile, qui peut être produit à partir de toutes les sources d'énergie;
  • Il réduirait la dépendance au pétrole et mettrait quasiment fin à la pollution atmosphérique et aux émissions de gaz à effet de serre liées aux transports, et;
  • Il peut être stocké et conservé facilement sur plusieurs années. 

Enjeux:

Tout comme les biocarburants, l'hydrogène a été identifié par la Commission comme l'un des principaux candidats pour remplacer le pétrole dans les transports et réduire la dépendance de l'Europe à l'égard de cette énergie. 

Cependant, après l'enthousiasme de départ, certains ont rapidement souligné les "illusions" de l'économie de l'hydrogène :

  • comme l'électricité, l'hydrogène est un vecteur d'énergie, et non une source d'énergie. En d'autres termes, le niveau de pollution de l'économie de l'hydrogène dépend de la source d'énergie primaire dont elle provient (charbon, nucléaire, gaz naturel ou énergies renouvelables);
  • un système de transport reposant sur l'hydrogène nécessite un réseau de stations de ravitaillement qui sera très onéreux à mettre en place. Dans une étudePdf external publiée en décembre 2005, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) a indiqué que des milliards de dollars seraient nécessaires pour développer l'infrastructure permettant d'utiliser l'hydrogène de façon généralisée (voir EurActiv, 2 décembre 2005);
  • les batteries de piles à combustible qui convertissent l'hydrogène en électricité par une réaction chimique ont une efficacité et une capacité de stockage limitées, le procédé de conversion de l'hydrogène en électricité impliquant des pertes d'énergie, et;
  • les batteries de piles à combustible sont encore très chères (environ 10 000 euros pour un véhicule de taille moyenne), en raison des matériaux utilisés dans leur fabrication, qui comprennent le platine et le Nafion, une membrane acide utilisée dans l'électrolyte des piles à combustible.  

Les efforts de R&D aux niveaux public et privé ont donc comme principal objectif de réduire le coût des piles à combustible, d'augmenter leur capacité de stockage et de parvenir à construire de nouvelles infrastructures au coût le plus faible possible. 

Aux Etats-Unis, l'administration Bush a alloué 1,8 milliard de dollars sur cinq ans à une "Initiative sur l'hydrogène" ainsi qu'à un projet complémentaire appelé "FreedomCAR". L'UE, les Etats-Unis et d'autres partenaires travaillent ensemble à la préparation d'un "Partenariat international pour l'économie de l'hydrogèneexternal ".

Au niveau européen, une plateforme technologie sur l'hydrogène et les piles à combustible (HFP) a été lancée en 2004 pour accélérer la recherche et le développement des technologies hydrogène. Menée par l'industrie, cette plateforme réunit des chercheurs des secteurs privé et public, les autorités publiques et la communauté financière. 

En mars 2005, la plateforme a présenté un programme de recherche stratégique destiné à orienter la recherche et à encourager les investissements publics et privés dans des programmes de R&D spécifiques (voir EurActiv, 17 mars 2005). Ce programme a pour objectif de commercialiser les véhicules en 2015, mais beaucoup estiment qu'ils ne seront pas compétitifs avant 2020 au plus tôt.

Plusieurs projets pilotes financés par l'UE ont également été lancés pour démontrer la viabilité des piles à combustible dans les transports publics. Grâce au programme européen intitulé "Transports urbains propres pour l'Europe" (CUTE), 27 bus de transport en commun roulant à l'hydrogène ont circulé dans 9 villes européennes, d'Amsterdam à Barcelone. Le projet, dont les résultats ont été présentés en mai 2006 (voir EurActiv, 11 mai 2005), ont montré qu'il fallait encore faire des progrès dans les domaines suivants :

  • Conception, construction et gestion des chaînes d'approvisionnement d'hydrogène et des stations de ravitaillement;
  • Production et utilisation efficaces des tonnes d'hydrogène, et;
  • Optimisation de l'infrastructure. 

Positions:

"La question n'est plus de savoir si cette technologie fonctionne, mais quand elle sera compétitive," a déclaré le commissaire à l'énergie, Andris Pielbags, lors de la présentation des résultats du projet CUTE. 

En 2005, un groupe de députés européens a présenté une Charte sur l'hydrogène recommandant à l'UE de se mobiliser pour passer à une économie hydrogène d'ici 2025. Les députés européens souhaitent que les énergies renouvelables  soient la principale source primaire d'une future économie de l'hydrogène (voir EurActiv, 13 sept. 2005).

Cependant, nombreux sont ceux qui critiquent encore l'hydrogène, notamment la communauté scientifique. Ulf Bossel du "Fuel Cell Forum", une organisation européenne soutenant les avancées techniques et scientifiques sur les piles à combustible, dénonce ce qu'il appelle 'l'illusion de l'hydrogène'. Ses principaux arguments sont les suivants :

  • Si l'économie de l'hydrogène devient réalité, elle entraînera une forte augmentation de la demande d'énergie électrique, qui, selon lui, ne pourra être satisfaite que par les énergies renouvelables. Selon U. Bossel, pour répondre à cette demande accrue, il faudra donc utiliser les centrales nucléaires ou alimentées au charbon, avec toutes les implications qu'elles comportent pour l'environnement et la sécurité;
  • Une part importante de l'énergie est perdue lorsque l'électricité est convertie en hydrogène pour être stocké dans une pile à combustible, puis reconverti en électricité. "Près des trois-quarts de l'énergie d'origine sont perdus pour l'électrolyse, la compression ou la liquéfaction, le transport, le stockage, le transfert et la reconversion en électricité avec les piles à combustible," indique le Fuel Cell Forum.

Selon la grande compagnie énergétique ExxonMobil, produire de l'hydrogène à partir d'énergies renouvelables pose d'autres problèmes. "Les énergies renouvelables étant limitées dans les dix années à venir, on peut se demander si l'utilisation des énergies renouvelables pour produire de l'hydrogène pour les transports sera la meilleure façon d'exploiter ces ressources." Selon ExxonMobil, cela est dû au fait qu'une unité d'énergie éolienne ou solaire utilisée pour remplacer le charbon dans la production d'énergie émet 2,5 fois moins de CO2 qu'utiliser la même unité pour remplacer l'essence par l'hydrogène. 

D'autres critiques portent sur l'impact environnemental de l'utilisation de l'hydrogène dans le secteur des transports. Lors d'un examenPdf external  des récentes études scientifiques sur l'hydrogène, des chercheurs britanniques ont constaté que contrairement à la plupart des prévisions, l'hydrogène est un gaz à effet de serre indirect ayant un effet potentiel sur le réchauffement climatique.

Selon les chercheurs, parmi lesquels Richard Derwent du Centre pour la politique environnementale de l'Imperial College de Londres, cet effet est dû aux émissions d'hydrogène, qui entraînent plus d'émissions de méthane et d'ozone et aggravent donc le phénomène de réchauffement climatique. Cependant, selon eux, les effets sur le climat sont nettement inférieurs à ceux des carburants fossiles. 

Cependant, pour les défenseurs de l'hydrogène, le principal problème est d'ordre financier, et non technique. "Pour les véhicules, le plus difficile sera de financer la transition des prototypes onéreux à une production de masse abordable", estime Shell Hydrogen.

De plus, Shelle soutient que les véhicules utilisant des moteurs électriques alimentés par des piles à combustible sont bien aussi efficaces sur le plan énergétique, voire plus efficaces que les moteurs traditionnels. ""Les moteurs à combustion interne dans les voitures d'aujourd'hui convertissent moins de 30% de l'essence en énergie qui fait avancer le véhicule. "Les véhicules utilisant des moteurs électriques alimentés par des piles à combustible sont bien plus efficaces sur le plan énergétique, car ils utilisent entre 40% et 60% de l'energie du carburant," souligne Shell. 

Shell estime que les véhicules à piles à combustible peuvent devenir compétitifs si la production annuelle atteint umn million au niveau mondial. "En combinant les avancées techniques et industrielles anticipées sur les cinq prochaines années et en établissant une production mondiale raisonnable au cours des cinq années suivantes, nous pensons que les véhicules à piles à combustible peuvent devenir une réalité commerciale," indique Shell. 

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