Si l’on entend souvent parler de “pile à combustible” comme d’une technologie complexe réservée à quelques initiés, la réalité est bien plus simple. Le secret de cette nouvelle façon de produire de l’énergie réside en une réaction chimique entre l’oxygène et l’hydrogène. Découvrons ensemble les spécificités d’une voiture à hydrogène, son fonctionnement et ses avantages au quotidien.
Les enjeux de la voiture électrique à hydrogène
Tout d’abord, quelques éléments de contexte. Une “voiture électrique à hydrogène” désigne un véhicule qui est alimenté par une source d’énergie spécifique : l’hydrogène. Ceci est rendu possible grâce à un système particulier appelé la pile à combustible. La voiture à “pile à combustible à hydrogène” fait partie de la grande famille des voitures électriques, car elle est propulsée par un moteur électrique. Cependant, contrairement à un véhicule électrique à batterie classique, qui stocke l’énergie électrique dans une batterie rechargeable, la voiture à hydrogène utilise à la fois une batterie et une pile à combustible pour fournir l’électricité nécessaire au moteur. La plupart des véhicules à hydrogène proposés par les constructeurs automobiles fonctionnent selon ce principe.
La voiture à hydrogène partage avec la voiture électrique classique l’ambition de rouler de manière plus écologique. Cependant, il reste encore des défis à relever pour réduire au maximum l’impact environnemental de la production de l’hydrogène. Actuellement, la méthode d’extraction de cette molécule repose principalement sur des combustibles fossiles, ce qui entraîne l’émission de CO2. Cependant, il existe une autre méthode pour obtenir de l’hydrogène, appelée l’électrolyse de l’eau. Lorsque cette électrolyse est alimentée par des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire ou éolienne, on parle alors d’hydrogène “vert”. Cette méthode est considérée comme une solution d’avenir pour produire de l’hydrogène de manière plus écologique.
Le fonctionnement d’une voiture électrique à hydrogène grâce à la pile à combustible
Mais comment fonctionne concrètement une voiture à hydrogène ? Son énergie électrique est fournie par une pile à combustible. L’hydrogène est stocké sous pression dans des réservoirs spéciaux à bord du véhicule. Ce gaz (H2), ainsi que le dioxygène (O2) de l’air ambiant, alimentent la pile à combustible. À l’intérieur de cette pile, ces deux gaz subissent une réaction électrochimique. Cette réaction produit de l’électricité, de la chaleur et de la vapeur d’eau (H2O), qui s’échappe sous forme de gaz par un petit tube placé sous le véhicule.
L’énergie ainsi produite, ainsi que celle stockée dans la batterie, alimentent le moteur électrique de la voiture. Ainsi, la voiture se déplace en silence et sans émissions de gaz polluants ni de CO2. Pour recharger l’hydrogène, il faut se rendre dans des stations dédiées équipées de pompes capables d’injecter rapidement de l’hydrogène, sous forme de gaz sous pression, dans le réservoir.
La consommation d’une voiture à hydrogène
Mais quelle est la consommation d’une voiture à hydrogène ? Il est important de noter que l’atome d’hydrogène, qui compose la molécule de dihydrogène (H2), est l’un des éléments naturels les plus simples et les plus légers du tableau périodique. Sa densité volumique est donc très faible. Afin d’obtenir une quantité d’hydrogène suffisante pour faire fonctionner un véhicule, il est nécessaire de le stocker à haute pression dans de grands réservoirs.
La voiture électrique à hydrogène selon Renault Group
Pour Renault Group, une voiture électrique à hydrogène est un véhicule qui combine une batterie de type lithium-ion et une pile à combustible. En optant pour cette combinaison, Renault offre le meilleur des deux mondes. Dans son modèle utilitaire électrique Renault Master Van H2-TECH, la marque a intégré une pile à combustible. Le moteur du véhicule est alimenté à la fois par la batterie lithium-ion et la pile à combustible, ce qui augmente son autonomie et réduit le temps de recharge. Les véhicules à hydrogène offrent les avantages pratiques et financiers de l’électrique, combinés aux atouts supplémentaires de l’hydrogène en termes de flexibilité et d’autonomie.
Les avantages de la voiture à hydrogène
Lorsqu’on conduit une voiture à hydrogène, on bénéficie tout d’abord d’une autonomie presque doublée. Grâce à la complémentarité entre la pile à combustible et la batterie lithium-ion, l’électricité produite par la pile à combustible, en utilisant l’hydrogène stocké, s’ajoute à la capacité de stockage de la batterie principale. Par exemple, le Renault Master Van H2-TECH est équipé d’une batterie de 33 kWh, associée à un stockage d’hydrogène équivalant à une énergie embarquée de 30 kWh. Son autonomie passe ainsi de 230 à 400 kilomètres (cycle WLTP). En cela, le système à hydrogène peut être considéré comme une “extension d’autonomie”. De plus, la recharge est extrêmement rapide. En seulement quelques minutes (maximum 5 minutes), il est possible de faire le plein d’hydrogène pour alimenter la pile à combustible et ainsi augmenter instantanément l’autonomie. Et ce n’est pas tout : la voiture à hydrogène conserve tous les avantages liés à l’utilisation d’un véhicule électrique, tels que le silence de fonctionnement, le confort de conduite et l’accès aux zones à circulation restreinte.
La recharge d’une voiture à hydrogène
Comment se déroule concrètement la recharge d’une voiture électrique à hydrogène ? La réponse varie selon les constructeurs. Chez Renault, le véhicule offre deux options pour recharger ses réserves d’énergie. Premièrement, la recharge à partir d’une borne électrique classique pour alimenter la batterie lithium-ion (avec un grand nombre de bornes disponibles). Deuxièmement, la recharge à une station à hydrogène pour remplir les réservoirs de gaz en quelques minutes, permettant ainsi de prolonger le trajet en cours de journée de travail.
Le stockage de l’hydrogène
Le terme “pile à combustible” peut évoquer une technologie risquée, mais il ne faut pas s’alarmer. Bien sûr, l’hydrogène, lorsqu’il est sous haute pression dans les réservoirs, est inflammable et volatil, mais cela est vrai pour tout combustible. Lorsqu’il y a surchauffe ou suppression de la pile, l’hydrogène se disperse et se détend en moins d’une minute. Depuis plus de vingt ans, les technologies utilisant l’hydrogène ont été testées et approuvées dans des conditions extrêmes telles que l’ingénierie spatiale, les sous-marins et les engins de chantier. Aujourd’hui, Renault va encore plus loin en s’associant avec Plug, leader mondial de la pile à combustible, pour créer une coentreprise appelée HYVIA. Cette alliance stratégique permettra d’accélérer la recherche et le développement, la fabrication et la commercialisation de véhicules à hydrogène, ainsi que le déploiement des infrastructures de recharge et de l’approvisionnement en hydrogène.
Voiture à hydrogène ou voiture électrique à batterie lithium-ion : comparatif
Ces deux technologies peuvent sembler totalement opposées, mais elles sont complémentaires et offrent différentes possibilités de mobilité. Le choix entre une voiture à hydrogène et une voiture électrique dépend avant tout de l’usage et du type de véhicule. Pour les véhicules utilitaires légers, qui nécessitent une capacité de chargement importante, l’hydrogène est une solution particulièrement pertinente. Malgré la taille des réservoirs, le poids de l’hydrogène reste raisonnable. Cette technologie convient particulièrement aux trajets en boucle fermée, avec des points de recharge bien identifiés et facilement accessibles, notamment au sein des locaux de l’entreprise. Les véhicules électriques équipés uniquement de batteries lithium-ion sont adaptés à tous les types d’usages et de publics, que ce soit pour de courts trajets en ville ou pour des trajets plus longs. Cependant, lorsque la batterie est déchargée, il faut la recharger sur une prise secteur. La vitesse de recharge est plus lente que pour l’hydrogène, mais le nombre de bornes de recharge est plus important, tant dans les lieux privés que sur la voie publique. Il est donc facile de recharger sa voiture pendant qu’elle est stationnée. En résumé, ces deux technologies sont complémentaires et visent à offrir une mobilité durable adaptée à tous les besoins.
L’implantation des véhicules à hydrogène en Europe et en France
En 2020, les nouvelles immatriculations de véhicules à hydrogène ont principalement concerné l’Allemagne, suivie des Pays-Bas et de la France. Les stations de recharge d’hydrogène se déploient progressivement en Europe. En France, il existe déjà 23 stations en service, avec un objectif d’en avoir 900 d’ici 2030. En Allemagne, 109 stations sont en cours d’installation, avec un objectif de 300 d’ici 2030, et en Espagne, 3 stations sont déjà opérationnelles, avec un objectif de 150 d’ici 2030. Aux Pays-Bas, 12 stations sont en cours de construction, avec un objectif de 150 d’ici 2025. L’arrivée des premières voitures électriques à hydrogène en série, notamment les véhicules utilitaires qui sont actuellement rechargés principalement dans les locaux de l’entreprise, contribuera à accélérer le développement de ces infrastructures et promet un bel avenir pour la technologie de l’hydrogène.
En conclusion, la voiture à hydrogène représente une nouvelle manière passionnante de conduire de manière plus écologique. Grâce à la pile à combustible, l’hydrogène est transformé en électricité pour alimenter le moteur de la voiture, offrant ainsi une expérience de conduite silencieuse et sans émissions polluantes. Avec une autonomie accrue et des temps de recharge rapides, la voiture à hydrogène offre une alternative intéressante à la voiture électrique à batterie lithium-ion. Toutefois, ces deux technologies se complètent et visent à offrir une mobilité durable adaptée à tous les besoins. Avec le développement continu de l’infrastructure de recharge à l’hydrogène, l’avenir de la voiture à hydrogène semble prometteur en Europe et en France.
