Le moteur à hydrogène serait-il capable de répondre à toutes les attentes ?
L'après pétrole ?
Environnement et Business
La voiture à hydrogène serait beaucoup plus autonome que la voiture électrique, ne rejetterait que de l'eau et puiserait dans une ressource énergétique abondante. Dans cette partie nous verrons que cette nouvelle énergie pourrait un jour remplacer le pétrole. Il faut donc prendre en compte beaucoup de paramètres. Nous verrons aussi que si l'hydrogène possède bon nombre d'avantages que son concurrent, il subsiste néammois des inconvénients...
Si la voiture à hydrogène est sans doute une excellente solution pour l'environnement, c'est loin d'être le cas en ce qui concerne les différentes manières de le produire... Dans cette partie nous allons analyser chaque méthode et dégager celle qui sera la plus apte à produire de l'hydrogène massivement en respectant le developpement durable. Nous verrons aussi que la voiture à hydrogène est une nécessité en vu des dégats provoqués par le dioxyde de carbone et les particules fines rejetées par des moteurs thermiques. Nous verrons aussi que ce sujet est d'actualité car il en était question lors de la COP21. Il faut aussi que ce nouveau moyen de transport soit accessible à tous, pour que cette nouvelle énergie se démocratise dans le monde entier...
La meilleure alternative au pétrole ?
L'hydrogène est une énergie très puissante, c'est le carburant qui propulse la fusée Ariane dans l'espace. Cet élement est présent sur terre, dans l'eau et dans les hydrocarbures. Extrait sous forme de gaz, il pourrrait bien demain alimenter nos voitures, nos ordinateurs portables et devenir une des clés de l'après pétrole.
L'hydrogène est un carburant révolutionnaire : il est non toxique, non polluant, non cancérigène et il est présent en quantité illimité dans l'univers.
Quelques projets utilisant le dihydrogène comme carburant sont déjà à l'essai, comme par exemple ce velo :
Un des premiers points forts de celui - ci est que grâce à son type d'alimentation, son autonomie presque illimitée. En effet pour le recharger en hydrogène nous n'avons pas besoin d'immobiliser le vélo pendant de longues heures comme un vélo électrique conventionnel. La pile à combustible et les recharges de dihydrogène transportables à l'intérieur du mécanisme assurent de très longs trajets.
Après des recherches et de lourds investissements, nous sommes maintenant capable de proposer des technologies commercialement viables au grand public. Un vélo de ce genre coûte le même prix qu'un velo électrique comme nous les connaissons.
Ce carburant, très énergetique, serait à même de remplacer les hydrocarbures, et pourrait donc interesser grandement l'industrie automobile. Jusqu'à présent il n'en circule qu'une centaine en Europe. Si le plein d'hydrogène se fait en moins de 5 min, il faut tout de même des stations adaptées. Une quinzaine a été installée en Allemagne, encore aucune en France...
Des constructeurs tels que Honda et Toyota, travaillent déjà sur une future voiture roulant avec cette énergie verte, accessible à tous. Ayant une autonomie de plus de 500 km ces voitures sont tout à fait capables de rivaliser avec leurs concurents directs : les hydrocarbures; et surpassent les véhicules électriques, ayant une autonomie moyenne de 150 km.
Beaucoup d'industriels croient et conseillent ce genre d'énergie visant à protéger l'environnement. Elle devrait être mise en valeur car c'est une alternative durable et écologique. Les premiers prix sont jusque là élevés mais avec l'effet de masse, le coût d'une de ces voitures révolutionnaires descendra petit à petit. Maintenant que nous avons vu les futurs projets de cette énergie nous devons aussi nous assurer que cela respecte l'environnement. Bien que nous ayons vu que rouler à l'hydrogène était 100% propre, ce n'est pas toujours le cas de sa production...
Vélo électrique fonctionnant à l'hydrogène
Honda Hydrogen project
Nous allons faire un récapitulatif des méthodes les plus courantes, et voir si elles seraient viables pour produire en masse de du dihydrogène, tout en respectant le développement durable. Nous ferons ensuite un face à face entre les moteurs et le moteur à hydrogène, en ce qui concerne les emissions de CO2. Et nous continuerons sur les effets sur l'homme de la pollution. Nous finirons par un cours résumé d'actualité : la COP21.
Pour la question de l'environnement, le vaporeformage, la gazéification, et l'électrolyse pourraient produire du dihydrogène sainement. Mais il reste la question de la renouvelabilité. En effet d'après ce qu'on a vu avant dans la partie traitant des différentes manières de produire de l'hydrogène, toutes utilisent des énergies fossiles... Heureusement la solution des algues pourrait être parfaitement écologique et renouvelable, nous n'avons plus qu'à attendre que cette technique se perfectionne afin que peut - être un jour elle puisse fabriquer l'énergie du futur...
Nous allons voir maintenant que même si l'eau rejetée par la voiture à hydrogène émet du dioxyde de carbone, ce n'est rien comparativement aux émissions de dioxyde de carbone et aux particules fines émises par différents moteurs thermiques. Ce serait donc une nécessité d'en venir à l'hydrogène : une énergie propre.
Les modes de production de dihydrogène sont très divers, certains sont employés très couramment, d'autres ne sont encore que des prototypes, voire des projets. Je vais vous montrer dans cette partie que si la voiture à hydrogène est une aubaine pour l'environnement, les tecnhiques pour produire le carburant ne sont pas toujours écologiques...
Environnement et Business.
- La production actuelle d'hydrogène repose essentiellement sur le vapocraquage du gaz naturel ou vaporeformage. Aujourd'hui, c'est le cas de 95% du diydrogène produit. Le procédé le plus courant est le vaporéformage de méthane. En effet le méthane est le seul hydrocarbure qui puisse être obtenu par un procédé naturel, ce qui est un gros avantage, et fait de lui une énergie renouvelable. Il pourrait être une solution car le méthane se trouve en quantité dans notre environnement.
- La gazéification est une des autres principales méthodes. Elle peut être très interessante si cette technique est faite à base de biomasse. Le CO2 alors dégagé par la conversion eau-gaz est compensé par le CO2 qui a été absorbé lors de la photosynthèse durant la croissance des plantes utilisées. Ce qui est évidement un très bon point aussi.
- Quant à l’électrolyse, elle conduit aussi à un dihydrogène propre si l’on utilise de l’électricité « verte ». Mais pour surmonter la question de la compétitivité, il faut pouvoir disposer de grandes quantités d’électricité, tout au long de l’année, à des prix très bas. Des prototypes sont à l’étude, notamment en Allemagne, pour utiliser les pics de production intermittents de l’éolien et du solaire.
Mode de production :
Voiture à hydrogène / Voiture thermique :
La voiture à hydrogène ne rejette que de l'eau qui est très faiblement émettrice de dioxyde de carbone comparée au moteur à essence ou diesel. Diesel ou essence, les deux émettent des polluants comme le dioxyde de carbone ou les monoxydes d’azote. Sauf que, en théorie, les voitures à essence produisent bien plus de CO2 que les moteurs diesel – avec une différence de 25 % -, et ce, même dotées d’un pot catalytique… Néammoins les moteurs polluent nettement plus qu'un moteur essence bien que celui - ci rejette plus de CO2.
Pourquoi le diesel pollue plus :
Le CO2 n’est pas seul responsable de la pollution atmosphérique !
Les oxydes d’azote (NOx), autres gaz à effet de serre, sont également coupables de cette pollution croissante. Les émissions de NO2 sont passées de 30.000 tonnes en 1990 à plus de 80.000 tonnes en 2012.
Et c’est là que le diesel peut faire profil bas puisqu’il en rejette bien plus que le moteur essence. Pourquoi ?
Parce que le moteur essence bénéficie de l’apport du catalyseur qui lui permet de réduire significativement les polluants, contrairement au diesel. C’est un point de marqué pour le moteur essence…
Par ailleurs, le diesel, à travers ses fumées noirâtres, émet beaucoup d’oxydes d’azote mais aussi de benzopyrènes : des particules fines, réputées cancérigènes et suspectées d’être responsables d’allergies, et de maladies cardio-pulmonaires.
"Les particules fines sont une catastrophe environnementale et sanitaire : 40.000 personnes en meurent chaque année prématurément en France. Ceux qui vivent à Paris auront six mois de durée de vie en moins. Parce que la fiscalité a favorisé pendant des décennies le diesel !"
Denis Baupin, ancien adjoint au maire de Paris
Il y a encore une solution connue qui pourrait être utilisée, et elle complètement écologique et renouvelable. Cette méthode consisterait à produire du dihydrogène à partir d'algues. Les algues peuvent produire du dihydrogène sous certaines conditions. On a découvert à la fin des années 1990 que les algues privées de soufre passent de la production d'oxygène (photosynthèse classique) à la production d'hydrogène. Les conditions de productions sont contraignantes : la production de dihydrogène par les algues est impossible en présence de dioxygène, alors que la photosynthèse, dont nous avons besoin pour entraîner le processus, en fabrique. Il est donc necessaire de séparer le processus de production en plusieurs parties ce qui le rend pour l'instant inenviseagable à une application industrielle, à l'heure actuelle...
Photobioréacteur expirimental utilisé pour la mesure de la photoproduction de dihydrogène par des algues (chlamydomonas)
PROCÉDÉ COÛT DE LA COÛT DE LA COÛT FINAL AVEC
MATIÈRE 1ÈRE* PRODUCTION* L'INFRASTRUCTURE*
Les effets de la polution sur l'homme
Pékin, Chine
Les personnes les plus touchées par les particules fines :
Les personnes les plus touchées sont les personnes âgées, les femmes enceintes, les bébés, les personnes présentant des problèmes respiratoires (asthme, bronchite chronique), des maladies cardio vasculaires, un diabète.
Répercussions sur la santé:
-Répercussions immédiates :
Les particules fines provoquent des manifestations respiratoires survenant quelques jours à quelques semaines après leur exposition.
Elles sont responsables d'une réaction inflammatoire au niveau des bronches, aggravant ou déclenchant un asthme. Une augmentation du nombre de consultations et d'hospitalisations est observée lors des pics de particules fines.
-Répercussions à plus long terme :
L'exposition régulière aux particules fines est responsable d'une diminution de l'espérance de vie avec une mortalité plus précoce et d'une augmentation des cancers bronchiques, et pulmonaire. Les particules fines sont à l'origine de 6% des cancers du poumons.
Cette polution provoque un nombre important de décès chaque année :
42.000 décès / an
La combustion du diesel engendre davantage de rejet d'oxydes d'azote (NOx), largement responsable de la formation de l'ozone dans l'atmosphère, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP,qui sont des particules fines très toxiques) et de particules fines qui entrainent de graves problèmes respiratoires. La France est régulièrement la cible de contentieux européens en raison du dépassement des valeurs limites autorisés pour la pollution atmosphérique sur son territoire.
Les particules fines issues de la combustion du diesel sont classées comme cancérogènes par l'organisation Mondiale de la Santé. (OMS)
La COP21 s'ouvre à l'hydrogène
La COP21 a récement eu lieu en France, à Paris. La COP21 est un regroupement de toutes les grandes puissances mondiales autour d'un sujet commun : l'environemment et plus précisement le changement climatique. De nombreux sujets ont été abordés, comme la volonté de limiter le réchauffement climatique à 2°C d’ici 2100. Pour cela, les 195 pays se sont penchés sur la question des transports. C'est en Allemagne que l'avancée la plus notable a pu être observé : une alternative au pétrole : la voiture à hydrogène. Les questions du coups et d'une production saine se sont évidemment posées, et il est même redit : "Pour que le bilan carbone soit positif, l'électricité devra être produite avec l'éolien ou le solaire" explique Olivier Lassagne de Total France. Cela nous montre que certaines problématiques ne sont toujours pas élucidée. Il va donc falloir attendre encore quelques années afin de voir naître ce projet qui promet un bel avenir à l'automobile de demain...
Coût de production
Reformage du gaz naturel 3€/GJ 5-8€/GJ 22-30€/GJ
Gazéification de la 2,4€/GJ 17-22€/GJ 33-40€/GJ
biomasse
Gazéification du charbon 1,2€/GJ 13-16€/GJ 32-37€/GJ
Electrolyse 14€/GJ 20-25€/GJ 35-40€/GJ
Essence 2,5€/GJ 6€/GJ 7€/GJ
*GJ = GigaJoule
Toutes ces nouvelles méthodes ne sont pas encore totalement fiables et utilisables, certaines n'étant qu'au stade de projet. Pour la même raison, le coût de ces techniques reste encore très élevé.
Aujourd'hui, la production de diydrogène se trouve ainsi face à plusieurs obstacles que seule l'avancée technologique ou la production en extrême grande quantitée pourraient résoudre.
Néanmoins, aucun des procédés ne peut être écarté, en l'état actuel des connaissances. Pour le moment, l'électrolyse et la production à partir d'algues, qui paraissent être parmis les meilleures alternatives ne sont pas ou peu compétitives face au vaporeformage du gaz naturel, qui elle - même est beaucoup plus onéreuse que l'essence.
L'augmentation du prix du gaz naturel, ainsi que la taxation des émissions de CO2 pourraient changer la donne.
La solution du dihydrogène reste malgré tout pour l'instant en arrière plan face à l'industrie du pétrole.
Unité de production d'hydrogène par vaporeformage à la raffinerie de Jubail, en Arabie saoudite.