Après l’Allemagne, la France annonce un plan hydrogène à 7Mds € pour faire émerger une filière industrielle de la production d’hydrogène décarboné. Mais qu’est-ce que l’hydrogène ? Quels sont les enjeux pour la mobilité durable et Michelin ? Autant de questions qui sont abordées dans ce dossier thématique pour vous aider à decrypter le sujet hydrogène.

Qu’est-ce que l’hydrogène et comment le produire ?

 

L’hydrogène est l’élément le plus abondant sur terre mais il existe rarement seul, c’est pourquoi l’hydrogène (H₂) est produit en l’extrayant de son composé.

La production de l’hydrogène est encore pour l’instant très carbonée, au niveau mondial, plus de 90 % de l’hydrogène est issu des hydrocarbures selon les processus de production suivants :

  • Le vaporeformage du gaz naturel : une molécule de méthane est cassée grâce à de la vapeur d’eau pour obtenir un mélange contenant de l’hydrogène (H₂) et du dioxyde de carbone (CO₂) ;
  • La gazéification du charbon: décomposition par la chaleur du charbon en un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène.

 

Une faible part de l’hydrogène provient de l’électrolyse de l’eau, alternative propre, car elle ne rejette pas de CO₂ : l’électricité « casse » la molécule d’eau (H₂O) en dihydrogène (H₂) et en dioxygène (O₂) ; cette technologie est vertueuse pour le climat si l’électricité est produite à partir d’énergies renouvelables. Cette technologie de production est fortement amenée à se développer dans les prochaines années et est notamment un des objectifs prioritaires à l’échelle de l’Europe.

 

Le principal défi de la décarbonation de la production de l’hydrogène, est d’atteindre des niveaux de coûts compatibles avec une diffusion en masse.

  • L’hydrogène se décline en une palette de couleurs en fonction de l’énergie à partir de laquelle il est produit
    • Vert: hydrogène produit par électrolyse de l’eau, à l’aide d’électricité provenant d’énergies renouvelables ;
    • Bleu : hydrogène produit à partir de gaz naturel, combiné à une technologie CCUS*. Le CO2 dégagé est capturé, il est soit séquestré de manière pérenne (CCS*) soit réutilisé d’une manière éco-responsable (CCU*) ;
    • Gris: hydrogène produit à base d’énergies fossiles mais sans utilisation de la technologie CCUS ou CCS ;
    • Noir : hydrogène produit à base de charbon.

     

    L’hydrogène fabriqué par électrolyse à partir d’électricité issu du nucléaire n’a pas de couleur (on parle de H2 low carbon).

Comment est utilisé l’hydrogène aujourd’hui ?

Aujourd’hui, l’hydrogène est principalement utilisé pour les usages industriels (plus de 90 %) :

  • Chimie : production d’ammoniac (engrais) et de méthanol
  • Raffinage des produits pétroliers
  • Production d’acier

Et demain ?

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Quelles sont les propriétés de l’hydrogène ?

L’hydrogène est un gaz extrêmement léger qui occupe un volume important dans les conditions de pression standard, c’est-à-dire à la pression atmosphérique. Pour le stocker et le transporter efficacement, il faut fortement réduire son volume. Pour cela plusieurs techniques existent notamment le stockage à haute pression sous forme gazeuse, technique aujourd’hui couramment utilisée et maitrisée sur les véhicules FCEV*, ou le stockage à très basse température sous forme liquide.

La combustion d’1kg d’hydrogène libère près de 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence lorsqu’il est comprimé à 700 bar dans un véhicule particulier.

Comment fonctionne un véhicule hydrogène ?

Le moteur d’un véhicule hydrogène est alimenté par de l’électricité produite via une PAC ou « Pile à Combustible ». Grâce à l’oxygène de l’air et l’hydrogène stocké dans un réservoir, la PAC combine ces 2 éléments et les transforme en électricité , seule de l’eau est rejetée à l’extérieur du véhicule.

Si la mobilité à hydrogène contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le secteur des transports, elle participe également à l’amélioration de la qualité de l’air, en particulier dans les centres urbains. L’hydrogène permet, de plus, de stocker l’excédent d’énergie renouvelable produit par les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques.

 

 

 

Principe de la

Pile à Combustible

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Un véhicule hydrogène est-il un véhicule électrique ?

Oui le véhicule hydrogène est un véhicule électrique, tout comme le véhicule à batterie ; la principale différence est la façon dont l’énergie est stockée à bord du véhicule.

Un véhicule à hydrogène (FCEV*) est un véhicule électrique, doté d’une génération autonome d’électricité par Pile à Combustible. Il en reprend de nombreux attributs : aucune émission de CO₂, de particules ou de polluants du réservoir à la roue, silence et agrément de fonctionnement. Son intérêt est de permettre un temps de recharge équivalent à celui d’un véhicule à carburant traditionnel (sous réserve d’existence d’un réseau de stations suffisant).

Cette technologie est complémentaire de la technologie de véhicule électrique à batterie (BEV*). Ce dernier est déjà déployé depuis plusieurs années alors que le véhicule électrique hydrogène a démarré son déploiement plus récemment.

Quelle est la différence entre une Pile à Combustible et une batterie ?

Les deux technologies batterie et hydrogène sont complémentaires, elles contribuent toutes les deux à l’électrification massive du parc roulant.

 

Quels sont les défis du véhicule à hydrogène ?

Les défis sont nombreux, l’avenir de l’hydrogène est notamment corrélé aux ambitions climatiques et énergétiques des États, aux stratégies nationales mises en place et aux programmes de subventions des pouvoirs publics notamment pour accompagner le passage à l’échelle de la mobilité hydrogène tant au niveau des infrastructures qu’au niveau des véhicules ou bien du coût de cette énergie.

Le challenge économique réside essentiellement dans la capacité de la filière à passer de la petite série à la grande série : passage de l’échelle du laboratoire à l’échelle de la production de masse en usine. L’effet volume est très significatif dès lors que l’on sera en mesure de dépasser pour les systèmes automobiles des volumes supérieurs à 10 000 unités par an.

 

Quels sont les enjeux pour Michelin ?

Pour Michelin, c’est indéniable : la technologie hydrogène est une réponse incontournable pour améliorer la qualité de l’air, réduire les émissions de CO₂ et favoriser la transition énergétique. Impliqué dans la recherche et le développement de la Pile à Combustible depuis plus de 15 ans (4ème génération de pile à hydrogène), Michelin est aujourd’hui en pointe sur la technologie de la pile à hydrogène.

 

Michelin va accélérer ses projets de développement à savoir :

  1. Devenir un leader mondial des systèmes de piles à hydrogène avec Symbio, la co-entreprise créée entre Michelin et Faurecia
  2. Développer la mobilité hydrogène à l’échelle des régions, en développant simultanément véhicules et infrastructures HymPulsion
  3. Accélérer la mobilité hydrogène par la compétition automobile. Le Groupe et Symbio sont devenus partenaires en juin 2020 de Mission H24. Ce projet vise à introduire la technologie hydrogène dans les véhicules d’endurance participant aux 24 heures du Mans en 2024
  4. Fédérer l’ensemble des acteurs de l’écosystème hydrogène tout au long de la chaîne de valeur.

  • Quelques chiffres sur le marché mondial des véhicules à hydrogène

  • Le saviez-vous ?

    Marché 2019 : 16 000 véhicules légers, 1 600 véhicules lourds à hydrogène étaient en circulation au niveau mondial alimentés par un réseau de 407 stations

  • Le saviez-vous ?

    D’ici à 2030 (estimation Michelin): 2 millions de véhicules équipés en pile à hydrogène (80 % de véhicules légers et 20 % de poids lourds et de bus)

  • Véhicules
  • Pile à hydrogène
  • Le saviez-vous ?

    Dès les origines de l’industrie spatiale, l’hydrogène a immédiatement joué un rôle important en tant que carburant des fusées. Actuellement, l’hydrogène liquide est toujours utilisé pour lancer la fusée européenne Arianne 5.

Vocabulaire (indiqués dans le texte*)

BEV : Battery Electric Vehicle / Véhicule doté d’une batterie électrique

CCUS : Carbon Capture, Utilization and Storage / Technique de réduction de l’empreinte carbone en réemployant le CO₂ comme intrant dans l’industrie (CCU) ou en le séquestrant dans le sous-sol (CCS)

FCEV : Fuell Cell Electric Vehicle / Véhicule doté d’une pile à hydrogène

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