Hydrogène, l’essence de demain?

Faire le plein avec de l'hydrogène, un geste qui deviendra courant à l'avenir? Keystone

Il est considéré comme un élément central de la transition énergétique. Pourtant, en Suisse, l’utilisation de l’hydrogène reste faible, que ce soit pour stocker l’électricité ou en tant que carburant pour véhicules. Le défi consiste à le produire de manière sûre et durable.

«Mettez un tigre dans votre moteur»: tel était le slogan d’une grande compagnie pétrolière américaine pour son essence. Les clients étaient invités à remplir leurs réservoirs avec la puissance et l’explosivité du tigre.

Aujourd’hui, à l’heure du changement climatique et de la pollution grandissante, l’essence et le diesel sont mis sous pression. De même que le tigre dans son environnement naturel, ils pourraient tôt ou tard disparaître. Peut-être seront-ils remplacés par un autre carburant, l’hydrogène, et un autre animal, la fourmi.

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L’hydrogène, un cinquième de l’énergie

En 2050, l’hydrogène pourrait couvrir près d’un cinquième des besoins énergétiques mondiaux, selon une étudeLien externe du Conseil de l’hydrogène (HC).

Ce développement permettrait de réduire nos émissions de CO2 de 20%, une nécessité pour limiter le réchauffement climatique à 2°C.

Le HC estime que l’hydrogène pourrait alimenter 10 à 15 millions de voitures privées et 500’000 camions d’ici 2030.

Fondé durant le Forum économique mondial de 2017 (WEF), ce Conseil regroupe 18 sociétés multinationales, y compris General Motors, Honda et Shell.

Nous aborderons plus tard le rapport entre fourmi et hydrogène. Notons tout d’abord que l’hydrogène (H2) est l’une des sources d’énergie les plus prometteusesLien externe pour remplacer les combustibles fossiles.

«Associé à d’autres technologies, l’hydrogène durablement produit peut contribuer sensiblement à un approvisionnement énergétique durable», écritLien externe l’Office fédéral de l’énergie.

Dans le cadre de la transition énergétique, l’hydrogène a certainement de «bonnes cartes à jouer», estime Rudolf Blessing, ingénieur chez Auto SuisseLien externe, l‘association des importateurs généraux suisses d’automobiles.

Et lors du dernier Salon de l’auto de Genève, l’Union pétrolière a également reconnu que les voitures à hydrogène pourraient définir la mobilité du futurLien externe.

Mais qu’est-ce que l’hydrogène exactement, et quelle serait son utilisation?

De l’eau à la place du CO2

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Chaque molécule d’eau est constituée de deux atomes d’hydrogène.

Ce gaz est utilisé par l’industrie chimique et aérospatiale depuis des décennies. Il y a quelques années, il a fait son entrée dans le secteur automobile et il alimente toujours plus de modèles. L’hydrogène est combiné avec de l’oxygène dans une pile dite à combustible Lien externepour produire de l’électricité, comme le montre le film suivant.

Contrairement aux combustibles fossiles, l’hydrogène a l’avantage de ne pas produire de CO2 et autres toxines. Le pot d’échappement ne rejette que de la vapeur d’eau. De plus, ce gaz présente les mêmes avantages que les carburants conventionnels (autonomie, vitesse de remplissage du réservoir, coût par kilomètre parcouru, etc.).

L’œuf ou la poule

Bonne nouvelle pour les automobilistes. Mais pas de plein sans station-service. Et sur ce point, les véhicules à hydrogène sont encore en retard: en Suisse, les stations-services d’hydrogène se comptent sur les doigts d’une main.

Mis à part les installations d’essai du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa) et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), il n’existe qu’une seule station de distribution d’hydrogène: elle est située à Hunzenschwil, dans le canton d’Argovie et a été ouverte en novembre 2016 dans le cadre d’un partenariat entre le détaillant Coop et l’Empa.

La station-service de Hunzenschwil a principalement ravitaillé douze fourgons et un camion Coop. Mais même si les exploitants parlent de «clients externes réguliers» et prévoient déjà trois autres sites d’approvisionnement dans le pays, les véhicules à hydrogène restent rares en Suisse.

Selon Rudolf Blessing, une cinquantaine de véhicules de ce type circulent actuellement en Suisse. A titre de comparaison, le marché compte 13’000 engins électriques, ce qui représente toujours une petite part des 4,6 millions de véhicules en Suisse.  

Pour les experts du trafic, on se trouve face au dilemme classique de l’œuf ou la poule: sans station-service adéquate, rares seront les clients qui opteront pour ce type de véhicule. Et sans véhicule de ce type, l’infrastructure de ravitaillement ne peut pas être rentable.

«92% de l’hydrogène produit émane de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel ou le charbon»
Gabor Laurenczy, EPFL

L’hydrogène en provenance de la rivière

La station-service argovienne présente en plus une particularité qui pourrait contribuer de manière décisive au développement de la mobilité sans émission. Son hydrogène provient de la start-up suisse H2 EnergyLien externe ,qui travaille exclusivement avec des sources renouvelables. Elle utilise l’électricité produite par des centrales hydroélectriques pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène (électrolyse).

«C’est tout sauf normal», précise Gabor LaurenczyLien externe, professeur à l’EPFL. «92% de l’hydrogène produit émane de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. Il ne peut y avoir d’impact écologique sans production durable», souligne-t-il.

En ce qui concerne la promotion des sources d’énergie propre, l’hydrogène peut donc être considéré comme un pilier de la transition énergétique.

Nous en arrivons alors aux fourmis évoquées précédemment.

Des fourmis dans le moteur

L’hydrogène représente une solution optimale pour stocker l’énergie, affirme Gabor Laurenczy. L’énergie excédentaire en provenance de sources renouvelables, par exemple celle produite par les panneaux solaires en été, pourrait être stockée sous forme d’hydrogène.

Professeur à l’EPFL, Gabor Laurenczy est convaincu que les fourmis détiennent la clé pour la mobilité du futur. ©EPFL_AlainHerzog/

Afin d’éviter les problèmes techniques et de sécurité liés à ce gaz explosif, le professeur de l’EPFL suggère de transformer l’hydrogène en acide formique. «Il s’agit d’un produit biodégradable, facile à stocker, à transporter et à manipuler». Les plus gros producteurs sont l’industrie, et, comme son nom l’indique, les fourmis.

«Autre point intéressant, l’acide formique peut être fabriqué en combinant l’hydrogène et le dioxyde de carbone. Nous pourrions donc réutiliser le CO2 de l’atmosphère, ce qui contribuerait à réduire le réchauffement climatique».

Enfin, il est possible de conserver l’acide formique dans des canettes en plastique, tout comme le pétrole. Cet acide pourrait alors si nécessaire être converti en hydrogène, ce qui fournirait à nouveau de l’électricité.

Gabor Laurenczy et son équipe ont développé une pile à combustible spéciale pour effectuer cette transformation. Il s’agit d’une exclusivité mondiale. «Dit simplement, vous versez de l’acide formique d’un côté, et il en ressort de l’électricité de l’autre», explique le professeur.

EPFL

Potentiel à développer

Comparé à une pile à hydrogène typique, celle qui fonctionne à l’acide formique offre des avantages en termes de taille, de facilité de transport, de sécurité et de coût, explique Gabor Laurenczy.

Le chercheur est confiant: dès que nous aurons un système intégré complet capable de stocker l’énergie renouvelable excédentaire, la pile à acide formique pourrait être utilisée pour chauffer les bâtiments et faire fonctionner les bateaux, les autobus et les voitures.

Selon Rolf Huber, président de H2 Energy, l’hydrogène peut être considéré comme un combustible du futur. «Je le vois comme un carburant potentiel capable de résoudre un certain nombre de problèmes, mais nous n’avons pas encore atteint son plein potentiel.»

Traduit de l’italien par Lucie Cuttat