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Définition et implications du concept de voiture propre

 

b) Où le fabriquer ?  A bord du véhicule ou de manière centralisée ?

L'hydrogène peut être fabriqué dans trois lieux principaux : dans des centrales spécialisées, dans les stations-service et à bord des véhicules.

La production centralisée d'hydrogène est celle qui est aujourd'hui pratiquée à travers le vaporeformage ou qui pourrait l'être dans des centrales nucléaires de 4e génération. Elle offre l'avantage d'une production à grande échelle et donc a priori plus économique. C'est la solution qui paraît la plus naturelle. Une étude a été réalisée en 2003 par le CEA, l'IFP et Total. Elle donne les résultats suivants :


(€/GJ)

 

Référence :
essence (2003)

Extraction raffinage

2,5 €/GJ

Essence : 6 €/GJ

Essence : 7 €/GJ

Reformage du gaz naturel

Centralisé
(3 millions m3/jour)

3 €/GJ

5-8 €/GJ

22-30 €/GJ57(*)

Reformage du gaz naturel

Décentralisé

4-5 €/GJ

7-12 €/GJ

28-33 €/GJ

Gazéification du charbon

Centralisé

1,2 €/GJ

13-16 €/GJ

32-37 €/GJ

Gazéification de la biomasse

Intermédiaire

2,4 €/GJ

17-22 €/GJ

33-40 €/GJ

Électrolyse

Décentralisé

14 €/GJ
(5 c€/kWh)

20-25 €/GJ

35-40 €/GJ

Cependant l'hydrogène est très léger (14 fois plus que l'air) et fortement inflammable. Il ne peut être transporté que compressé ou liquéfié et dans des conditions sévères de sécurité. 2 500 km de pipelines existent dans le monde, 1 500 en Europe et 900 aux États-Unis mais l'extension de ce réseau est coûteuse et difficile, surtout en l'absence de d'une forte demande.

Dès lors, pour contourner ces difficultés, ne serait-il pas judicieux de produire l'hydrogène soit sur les lieux de distribution, soit à bord des véhicules et d'alimenter les PAC au fur et à mesure ?

Ces deux hypothèses reposent sur le reformage in situ d'un hydrocarbure : le méthanol, le méthane, l'essence ou le gazole.

Le méthanol est la solution technique la plus aisée, la génération d'hydrogène s'effectuant vers 300 °C, mais ce carburant n'est pas facilement disponible et renvoie à nouveau sur la question du réseau de distribution.

Le méthane serait aussi intéressant mais, excepté dans quelques pays, le réseau de distribution n'existe pas.

Les recherches se focalisent donc sur le reformage des carburants pétroliers.

Cette solution présente l'avantage de régler la question du mode de distribution, les automobilistes continuant à faire le plein comme à l'accoutumée. Mais elle a aussi l'inconvénient de continuer de reposer uniquement sur la fourniture d'hydrocarbures liquides ce qui ne résout pas le problème de long terme de la disponibilité de cette ressource, sauf à considérer qu'ils puissent être synthétiques et/ou issus de la biomasse.

Il paraît en outre difficile de séquestrer le carbone. Peuvent-ils être stockés ou recyclés à bord ? Dans le cas contraire, le dispositif n'aurait plus d'intérêt écologique.

Un autre handicap est le coût induit du système. Ces véhicules devraient ainsi comporter une unité de reformage et une PAC renchérissant le dispositif.

A toutes ces difficultés techniques s'ajoutent celles propres à la mise au point d'un reformeur suffisamment compact pour tenir dans un véhicule. Le reformage s'effectuant à haute température, un temps de démarrage de plusieurs minutes est nécessaire et il consomme beaucoup d'énergie au démarrage. C'est en fait une usine chimique miniature qu'il faut mettre à bord.

Ces inconvénients expliquent que la plupart des constructeurs se focalisent sur l'utilisation directe d'hydrogène dans les véhicules, la production se faisant dans les sations-service ou de manière centralisée.

Certains constructeurs ou équipementiers poursuivent néanmoins des recherches. L'absence pendant de longues années d'un réseau de distribution d'hydrogène rend vraisemblablement nécessaire le passage par une étape intermédiaire : le reformage à bord (Renault, Delphi).

Renault a pu effectuer des progrès spectaculaires. Les reformeurs ont été miniaturisés, ils tiennent dans un volume compris entre 50 et 100 l. La qualité de l'hydrogène produit est devenue réellement satisfaisante (taux de CO inférieur à 100 ppm). D'importantes recherches sont en cours avec la société Nureva Fuel Cells. L'objectif est de disposer d'un reformeur démarrant en moins de 30 secondes et dont le coût ne serait pas supérieur à 700 €.

* 56 Comprend le stockage, le transport et la distribution.