Véhicules électriques à batterie ou véhicules électriques à pile à combustible : l’hydrogène pourrait-il alimenter votre prochaine voiture ?
Il n'y a pas de débat : les véhicules électriques à batterie (ou BEV) sont actuellement rois, du moins en termes de ventes. Il existe des dizaines de modèles de véhicules électriques à batterie et de nombreuses stations de recharge, mais ce n’est pas encore suffisant.
Mais même si les BEV sont le choix évident à l’heure actuelle, de nombreux débats font encore débat quant à savoir si cela restera vrai – ou si un jour, éventuellement, les véhicules à hydrogène (communément appelés véhicules électriques à pile à combustible, ou FCEV) prendront le relais. .
Ce débat peut également devenir quelque peu houleux en ligne. Les fans du FCEV voient la technologie comme une voie à suivre évidente, à la fois pour des raisons de commodité et pour aider à résoudre certains problèmes liés aux problèmes climatiques qui découlent de la production de BEV. D’autres, cependant, ne sont pas très enthousiastes à l’idée de changer à nouveau de technologie et préfèrent réitérer et affiner le modèle de batterie qui est clairement devenu plus populaire.
Pour ceux qui ne le connaissent pas, les véhicules à hydrogène, comme leur nom l’indique, utilisent l’hydrogène pour produire de l’électricité. Du point de vue d’un conducteur, l’expérience est assez similaire à celle de faire le plein d’essence. Vous roulerez jusqu'à une pompe avec un tuyau et pomperez du liquide dans le véhicule – mais au lieu d'essence, il s'agit d'hydrogène comprimé à l'état liquide. Ce liquide hautement inflammable est ensuite combiné à l’oxygène de l’air de la pile à combustible, ce qui aboutit à la production d’électricité. Les seuls sous-produits ? Chauffage et eau – alors oui, votre voiture devra… euh… faire ses besoins en cours de route. Bien sûr, tout cela suppose que tout fonctionne correctement, mais nous y reviendrons assez tôt.
La commodité est reine
Les partisans des véhicules à hydrogène citent la commodité comme une raison majeure de promouvoir cette technologie, et cela est logique. Après tout, recharger des véhicules électriques n’est tout simplement pas la meilleure expérience. La technologie de recharge des véhicules électriques s'améliore, mais la recharge sur une station de recharge rapide vous prendra généralement au moins 20 minutes, et ce, si vous n'avez pas à attendre qu'un chargeur se libère. C'est assez différent de faire le plein d'essence en deux ou trois minutes en rentrant du travail.
Comme mentionné, l’expérience de ravitaillement d’un véhicule à hydrogène est souvent très similaire à celle d’un véhicule à moteur à combustion interne. Maiscomme de nombreux journalistes l'ont souligné ces derniers temps , faire le plein d'un FCEV ne se passe souvent pas bien. Les pompes sont très rares (il n'y a que 50 stations au total en 2023, selon le ministère de l'Énergie ) et elles ne fonctionnent souvent pas. Cela est également vrai pour les bornes de recharge pour véhicules électriques, mais même s'il n'y a pas encore assez de bornes de recharge pour véhicules électriques, il y en a bien plus que des stations de ravitaillement en hydrogène.
"Au-delà de l'intérêt des consommateurs, les BEV disposent d'une infrastructure de recharge beaucoup plus solide partout aux États-Unis", déclare Kat Garside, rédactrice chez Integrity Energy , qui aide les entreprises et les propriétaires à réduire leurs dépenses énergétiques. « Il existe plus de 61 000 bornes de recharge rapides publiques de niveau 2 ou DC disponibles dans tout le pays. De plus, le gouvernement fédéral a annoncé un budget de 50 millions de dollars pour élargir l’accès aux bornes de recharge publiques.
Imaginons un instant qu'il y ait autant de stations de ravitaillement pour FCEV que de stations de recharge pour VE, et qu'un pourcentage similaire d'entre elles fonctionnent réellement. Dans ce cas, faire le plein d’un FCEV serait beaucoup plus pratique dans une station publique. Comme cela ne prendrait que quelques minutes, il y aurait beaucoup moins de congestion dans les gares, et même si toutes les gares étaient utilisées, vous n'auriez probablement pas à attendre longtemps pour y accéder. Bien sûr, c'est loin de la réalité. Il n’existe actuellement qu’une poignée de stations et, encore une fois, leur fiabilité pose de nombreux problèmes.
Mais j'ai mentionné que faire le plein d'un FCEV est plus pratique dans une « station publique » car il existe un élément clé de la recharge des BEV qui les rend beaucoup plus pratiques pour une grande partie des conducteurs : la possibilité de recharger à domicile. C'est encore plus pratique que de faire le plein d'un FCEV pour un usage quotidien. Tout ce que vous avez à faire est de le brancher une fois rentré chez vous, et vous n'avez pas besoin d'aller nulle part pour faire le plein.
À l’heure actuelle, en moyenne, la plupart des FCEV ont une autonomie légèrement plus longue que la plupart des BEV – jusqu’à environ 400 milles environ. Ce n’est pas beaucoup plus que les BEV, qui ont généralement une autonomie d’environ 300 milles, mais c’est quand même plus.
« Les avantages des FCEV sont une plus grande autonomie, un ravitaillement rapide (comparable à l'essence), des performances et une durabilité améliorées (les piles à combustible peuvent durer jusqu'à 20 ans ou plus) ; de plus (et c'est essentiel pour les travaux lourds), ils ne supportent pas le poids des batteries », a déclaré Andrea Landi, fondatrice de Landi Technologies , une entreprise de technologie d'énergie propre.
L’hydrogène est beaucoup plus dense en énergie que la technologie de batterie moderne, ce qui contribue à une autonomie plus élevée. Mais jusqu’à présent, cela ne s’est pas traduit par une durée de conservation beaucoup plus longue pour les consommateurs. Cela est dû en grande partie au fait que les équipements impliqués dans le stockage de l’hydrogène comprimé, comme les réservoirs à haute pression, sont très lourds. Ainsi, même si l’hydrogène est techniquement beaucoup plus dense en énergie, les FCEV ne peuvent pas vraiment en tirer parti pour le moment pour une autonomie radicalement différente.
Il existe un autre domaine clé dans lequel les FCEV sont plus pratiques : par temps froid. Les BEV souffrent en termes d'autonomie et de vitesse de charge par temps froid, tandis que les FCEV peuvent fonctionner parfaitement à des températures extrêmement froides, sans aucune perte d'efficacité.
Un peu sans rapport, mais en écrivant cet article, cela m'a donné envie d'un hybride rechargeable, doté d'une batterie pour les trajets courts et d'un réservoir d'hydrogène pour les trajets plus longs. Je m'éloigne du sujet.
Qu’est-ce qui est réellement le plus efficace ?
La commodité mise à part, qu’est-ce qui est réellement le plus efficace ? Il s’agit d’une question à laquelle il est difficile de répondre : beaucoup de choses entrent en jeu dans l’efficacité. Lorsque l’on compare les véhicules électriques et les véhicules à combustion interne (ICE), les données scientifiques sont assez claires. Alors que la production de batteries rend la production de véhicules électriques moins efficace que celle des voitures à moteur thermique, les véhicules électriques rattrapent et dépassent les véhicules à moteur thermique en quelques années seulement.
Mais il y a moins de données sur les véhicules électriques et les FCEV, et compte tenu du fait qu’aucun d’eux n’émet de gaz à effet de serre à lui seul, nous devons comparer des points de données plus complexes. Ceux-ci se répartissent en deux catégories principales : la production de véhicules et la production de carburant (et le transport).
En général, la production de FCEV entraîne moins d’émissions que la production de véhicules électriques. Cela est dû à un composant du véhicule électrique : la batterie. Les batteries de véhicules électriques ne sont pas seulement compliquées à fabriquer, elles impliquent aussi généralement l'utilisation de métaux rares, qui doivent être extraits et transportés. Certains FCEV sont également équipés d'une batterie, mais celle-ci est loin d'être aussi grande et sa production entraînera moins d'émissions.
Cependant, faire le plein des véhicules électriques est actuellement plus efficace. Les véhicules électriques peuvent être complètement propres, ou relativement sales, mais le réseau électrique américain devient de plus en plus propre au fil du temps et de nombreux conducteurs se rechargent grâce à l'énergie solaire. Aux États-Unis, 95 % de l’hydrogène carburant est produit à partir de gaz naturel, ce qui rend sa production pire pour l’environnement, car cette méthode de production d’hydrogène entraîne des émissions de CO2.
La production d’hydrogène deviendrait probablement également plus propre si les FCEV devenaient plus courants. Par exemple, une autre méthode de production d’hydrogène s’appelle l’électrolyse. Elle consiste à faire passer un courant électrique dans l’eau – et ne produit pas elle-même d’émissions. Ce n'est cependant pas parfait : la production d'électricité pour l'électrolyse pourrait impliquer des émissions de gaz à effet de serre, et il ne semble pas nécessairement très efficace d'utiliser l'électricité pour créer de l'hydrogène, pour ensuite utiliser l'hydrogène pour créer de l'électricité pour alimenter une voiture, au lieu de il suffit d'utiliser l'électricité pour recharger une voiture.
Enfin, certaines matières végétales peuvent produire de l’hydrogène, tout comme certains déchets – et des projets pilotes visant à utiliser les décharges et les eaux usées pour produire de l’hydrogène ont été lancés, mais n’en sont qu’à leurs tout premiers stades.
Qu’en est-il des coûts de possession ?
C'est un autre problème un peu compliqué à résoudre. Le carburant hydrogène est extrêmement cher à l’heure actuelle – mais cela est en grande partie dû au fait qu’il existe si peu de FCEV et, par conséquent, à une production très limitée de carburant hydrogène pour les consommateurs. Faire le plein d’un réservoir peut coûter quelques centaines de dollars, soit bien plus que recharger une voiture. Mais si les FCEV devenaient plus courants, cela changerait.
Les véhicules électriques sont très peu coûteux à entretenir. Les véhicules électriques n'ont pas de moteur et les seules pièces mobiles sont les essieux et les roues entraînés par les moteurs électriques. Ils n’ont pas besoin de vidange d’huile ou d’entretien du moteur – juste une permutation des pneus de temps en temps. Au plus profond de leur cycle de vie, après au moins 10 ans environ, vous constaterez peut-être que vous devrez remplacer la batterie, ce qui coûte cher. Mais c’est vraiment la seule forme majeure d’entretien que la plupart des propriétaires de véhicules électriques devront effectuer – et même dans ce cas, ce n’est qu’après de nombreuses années de possession du véhicule.
Les FCEV fonctionnent différemment des véhicules ICE et des BEV. Ils stockent l’hydrogène dans un réservoir spécial, puis combinent l’hydrogène avec de l’oxygène pour créer une réaction qui alimente le moteur électrique de la voiture. Cela implique toujours moins de pièces mobiles et plus de simplicité que les véhicules ICE et, par conséquent, ils nécessitent beaucoup moins d'entretien que les voitures à essence, mais ils ont plus de pièces mobiles que les BEV et, en tant que tels, entraînent probablement un coût d'entretien plus élevé. .
En général, les FCEV sont plus chers à l’achat. L’hydrogène coûte beaucoup plus cher que l’électricité, et il est peu probable que cela change de si tôt. Les FCEV comportent davantage de pièces mobiles qui nécessitent une attention particulière, bien que les BEV aient une grosse batterie qui pourrait éventuellement devoir être remplacée. Mais les BEV compensent largement ce problème avec des coûts de ravitaillement inférieurs.
"L'hydrogène est cher à produire, difficile à stocker et l'infrastructure est à peine là", a déclaré Troy Fox, co-fondateur et directeur général d' Evergreen Electrical , un fournisseur de bornes de recharge domestiques en Australie. "Bien sûr, les FCEV pourraient se tailler une niche dans des domaines comme le camionnage où vous avez besoin d'un ravitaillement longue distance et rapide, mais pour la plupart d'entre nous, les BEV ont tout simplement plus de sens."
Prédictions
Toyota a peut-être investi massivement dans les véhicules à hydrogène, mais tous les autres grands constructeurs automobiles ont fait un pari différent : sur les BEV. Le résultat final ? Même si les FCEV étaient objectivement meilleurs, ils auraient encore une bataille difficile à mener. En fait, Toyota en est un parfait exemple. Après avoir misé gros sur l’hydrogène, l’entreprise s’est montrée très réticente à investir dans le développement de véhicules électriques, et le résultat est que le constructeur automobile le plus innovant du milieu des années 2000 est sans doute encore très en retard dans le développement de véhicules électriques à ce jour.
Les autres ne veulent pas avoir à prendre ces décisions. Avec des milliards déjà dépensés pour la production et le développement de véhicules électriques, la création de bornes de recharge pour véhicules électriques, toujours en croissance rapide, et la commercialisation de l’ensemble, le passage aux FCEV serait extrêmement compliqué. Toutes ces bornes de recharge ? Ils seraient démolis ou transformés en autre chose. Ouais, Electrify America ne voudra pas faire ça.
En tant que tel, je ne vois pas les FCEV devenir courants de sitôt. C'est aussi la situation de l'œuf et de la poule : les constructeurs automobiles construisent-ils de nouveaux véhicules à hydrogène, ou devons-nous renforcer l'infrastructure nécessaire pour les alimenter ? C'était également un problème pour les véhicules électriques, mais avec l'évolution des infrastructures et des nouveaux modèles, il est en passe d'être complètement résolu. Et même sans bornes de recharge rapides, les clients pourraient au moins recharger à domicile. Ensuite, il y a le fait que la recharge des véhicules électriques est de plus en plus rapide et que leur autonomie est de plus en plus longue.
Mais même si je ne pense pas que nous assisterons de si tôt à une adoption généralisée des FCEV personnels, il y a peut-être plus de place pour l’énergie hydrogène sur d’autres marchés. La densité du carburant hydrogène en fait une option intéressante pour les semi-remorques, par exemple.
"Pour les véhicules utilitaires, en particulier les véhicules moyens et lourds, le poids (et l'espace) des batteries peuvent poser problème", a poursuivi Landi.
Encore plus excitant ? La perspective d’utiliser de l’hydrogène comme carburant pour des choses comme l’aviation, où des sociétés comme Airbus ont annoncé leur objectif de créer un avion propulsé à l’hydrogène d’ici 2035, et préparent même l’écosystème pour la création, le transport et la livraison d’hydrogène.
Et le gouvernement intervient également – ce qui pourrait aider à lancer le bal sur les FCEV. « Les véhicules à hydrogène viennent de connaître un démarrage plus lent dans la course au développement durable », a poursuivi Garside. « En 2023, le gouvernement fédéral a alloué 7 milliards de dollars de subventions pour encourager la production et la recherche sur l'hydrogène. L’objectif de cette initiative Investir en Amérique est de créer sept pôles régionaux d’hydrogène propre à travers le pays.
Tout cela pourrait changer. Il est intéressant de noter que BMW et Toyota ont récemment conclu une alliance visant le développement de véhicules à hydrogène, et BMW affirme que son premier FCEV sortira en 2028. Il reste cependant à voir si ce véhicule ira réellement quelque part. Ma prédiction est que les nouveaux véhicules personnels à hydrogène ne se vendront pas vraiment – et que BMW travaille réellement avec Toyota par prudence, et peut-être dans le but de développer des véhicules lourds à pile à combustible.
Si j’ai l’air d’être anti-FCEV, ce n’est vraiment pas le cas. Mais je me considère réaliste, et après tous les milliards de dollars d’investissements dans les véhicules électriques, je ne pense pas que nous connaîtrons un autre changement majeur de si tôt.