Une question d’avenir

PROPULSIONS ALTERNATIVES Les nouvelles normes de CO2 favorisent l’essor de l’électromobilité. Mais quelle est la propulsion la plus «durable»? Les véhicule électrique à batterie (BEV) ou le véhicule électrique à pile à combustible (FCEV)?

Daimler, Shell und Linde haben heute gemeinsam die erste Wasserstoff-Station in Bremen in Betrieb genommen. Fahrer von emissionsfreien Brennstoffzellen-Autos verfügen nun über eine Betankungsmöglichkeit auf der wichtigen Strecke zwischen Hamburg und Nordrhein-Westfalen. Today Daimler, Shell and Linde inaugurated the city of Bremen’s first hydrogen filling station. Drivers of emission-free fuel-cell cars now have a refuelling option on the important route between Hamburg and North Rhine-Westphalia.

Le plus gros problème du véhicule électrique à batterie est connu depuis belle lurette; en l’occurrence, ses accumulateurs souffrent d’une «densité énergétique» (capacité à stocker de l’énergie par unité de masse, exprimée en kWh/kg) plus que limitée. En outre, la batterie lithium-ion reste relativement chère à produire, en plus de demander des matières premières à la fois rares, limitées et difficiles – donc énergivores – à extraire. A tel point qu’un nombre  croissant de constructeurs automobiles envisagent de délaisser leur développement au profit de la pile à combustible. 

La Gumpert Nathalie  profite d’une transmission intégrale grâce à quatre moteurs électriques alimentés par une pile à combustible.

L’une des premières marques à s’être penchées sur la technologie n’est autre que GM; en 1966, le groupe américain dévoilait un utilitaire léger électrique dont la pile à combustible était issue du programme spatial Apollo. Plus récemment, Mercedes-Benz dévoilait le GLC F-Cell, un SUV «hybride» mêlant habilement la technologie de la pile à combustible avec celle d’une batterie lithium-ion dont la puissance atteint 155 kW. Avec 4,4 kg de dihydrogène (appelé plus communément hydrogène) à bord, ce véhicule peut parcourir jusqu’à 430 km, auxquels s’ajoutent les 51 km d’autonomie procurés par la batterie de 13,8 kWh. 

Le coréen Hyundai s’est également penché sur ce type de «mélange»: le moteur électrique de la Nexo non seulement «carbure» à l’hydrogène mais aussi grâce à une batterie. Au total, se sont 135 kW à disposition du conducteur. Avec un réservoir d’hydrogène comprimé de 156 litres, l’autonomie est d’environ 800 km. Si le développement et la commercialisation de ces autos n’en est pour l’heure qu’à un stade embryonnaire, l’initiative H2 lancée par Hyundai et la société suisse H2 Energy devrait aboutir à terme à la mise en circulation de 1600 camions à pile à combustible.

Percée pour les utilitaires
En raison de la plus grande densité énergétique de l’hydrogène, c’est surtout dans le secteur du transport de marchandises qu’il est intéressant de pousser le développement de la technologie. En effet, comme l’hydrogène promet des autonomies plus importantes, il est fort probable que la pile à combustible s’impose avant tout dans le secteur des PL (poids lourds). Reste à savoir si les premiers véhicules à se doter de la technologie répondront aux exigences en termes de longévité et de fiabilité. Il s’agit là de deux points essentiels pour que la technologie ait des chances de percer. S’il n’existe aujourd’hui aucune rivalité entre les deux technologies, il est probable qu’elles entrent un jour en compétition. 

Effectivement, pour l’heure, les BEV occupent le devant de la scène; de nouveaux modèles sont lancés régulièrement, avec l’aide de gros investissements. Des stations de recharge rapide voient le jour un peu partout et les parkings souterrains des zones résidentielles sont équipés de bornes de recharge.

Plus «eco-friendly»
Selon une récente étude menée par l’Institut Fraunhofer, les FCEV (véhicules électriques à pile à combustible) seraient plus respectueux de l’environnement que les BEV (véhicules électriques à batterie) à partir d’une autonomie de 250 km. Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion après avoir comparé les émissions provenant de la fabrication, de l’exploitation et de l’élimination des FCEV et des BEV. Autre conclusion de cette étude: la taille de la batterie est primordiale.

Néanmoins, la double conversion qui s’opère dans les FCEV – électricité transformée en hydrogène et hydrogène reconverti en électricité – limite naturellement le rendement. Ainsi, le bilan énergétique d’une BEV serait donc meilleur. En théorie, cela sera effectivement le cas. Dans la pratique, cela dépendra surtout de la provenance de l’électricité: plus la source d’énergie est «propre», meilleur est le bilan environnemental. Si l’électricité est d’origine solaire, éolienne ou hydraulique, le FCEV redevient plus attractif, car sa production consomme moins de ressources que celle d’un BEV. De plus, l’augmentation du nombre de BEV en circulation risque d’entraîner localement des problèmes de congestion du réseau électrique. Cela dit, gérée intelligemment, la charge bidirectionnelle pourrait aider à pallier ce problème.

D’où provient l’hydrogène?
Bien que disponible en quantités quasi-illimitées,  l’hydrogène ne se présente pas sous une forme pure à l’état naturel. Ainsi s’agit-il de le produire aussi proprement que possible. Aujourd’hui, il est obtenu principalement par reformage du gaz naturel par de la vapeur d’eau surchauffée. Mais l’électrolyse de l’eau (décomposition de l’eau H2O en dioxygène O2 et dihydrogène H2 grâce à un courant produit à partir d’électricité éolienne, solaire ou hydraulique excédentaire) est toutefois bien plus prometteuse en terme d’environnement.

Si le pouvoir calorifique de l’hydrogène est élevé eu égard à son poids, il est en revanche très faible par rapport à son volume. De ce fait, le stockage et le transport représentent un défi technique majeur. Aujourd’hui, l’H2 est souvent transporté et stocké sous forme de gaz comprimé, des stations-service de 350 et 700 bars étant en construction.

L’alternative liquide
L’hydrogène peut aussi être transporté sous forme liquide, à une température d’environ -250 °C, dans des réservoirs cryogéniques. Mais le problème des pertes dues à l’évaporation n’a toujours pas été résolu. Chez BMW, le développement du moteur V12 alimenté par de l’hydrogène liquide a été abandonné après quelques années. La troisième option est celle des composés physiques ou chimiques. D’un point de vue physique, le H2 peut être stocké sous forme d’hydrures métalliques. Mais se pose alors souvent le problème du poids élevé du matériau porteur et les conditions complexes liées au chargement et au déchargement. 

La première voiture électrique de série dont la pile à combustible est alimentée en hydrogène à partir de méthanol sera présentée en première mondiale au Salon de l’automobile de Genève, en mars prochain. Il s’agit d’une supercar appelée Gumpert Nathalie. L’hydrogène est produit au moyen d’un reformeur compact embarqué. Des tests montreront si les performances promises par ce constructeur sino-allemand se confirment. Avec ses quatre moteurs électriques totalisant une puissance de 600 kW, cette voiture de sport à transmission intégrale est censée franchir la barre des 100 km/h en 2,5 s seulement. En outre, Gumpert annonce une autonomie d’environ 1000 km en conduite normale. Voilà qui est très prometteur. λ

Dans la continuité. La cinquième édition du Grand Prix AR-RA a vu, comme lors des précédentes moutures, les sportives accaparer le classement général, basé sur les meilleurs notes de l’année. Mais si les «hot hatches», avec les Ford Fiesta ST et Renault Mégane R.S. Trophy en tête, ont trusté la moitié des dix places du classement, un crossover, des SUV et même une voiture électrique ont aussi fait leur place dans ce top 10. Preuve que si la passion garde une place de choix dans le cœur de nos testeurs, ils n’oublient pas pour autant la raison. D’ailleurs, nouveauté introduite pour cette édition du Grand Prix AR-RA, chaque testeur a pu exprimer un de ses «temps forts» automobiles de l’année. Ce temps fort n’est pas automatiquement synonyme de «voiture préférée», mais met en lumière une auto qui, d’une façon ou d’une autre, a marqué l’essayeur. A côté de cela, nous vous proposons cette année des classements un peu plus décalés, qui permettent d’avoir une autre vue des voitures testées en 2019. Les amateurs de performance apprécieront sans doute le retour sur les meilleures accélérations mesurées en 2019, ou les rapports puissance-prix les plus alléchants. Les raisonnables seront probablement contents de découvrir les meilleurs rapports qualité-prix de l’an écoulé.  

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