Moteur à hydrogène : de quoi parle-t-on ?
Définition moteur à hydrogène
Un moteur hydrogène est un dispositif qui transforme l’énergie du dihydrogène (H2) en énergie mécanique.
Le moteur hydrogène peut exister sous trois formes :
- le moteur à réaction : principalement utilisés pour l’aéronautique et l’astronautique
- le moteur à combustion interne : ils sont reliés à un réservoir
- le moteur qui combine pile à combustible et électricité
Le moteur hydrogène peut servir pour une application stationnaire ou embarquée dans un véhicule par exemple. Ainsi, l’électricité produite permet la mise en mouvement d’un véhicule.
Pour ce faire, le moteur à hydrogène nécessite la production de dihydrogène. Il existe différentes techniques pour en créer. À ce jour, on utilise le plus souvent le système de vaporeformage du méthane mais on peut aussi créer du dihydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau.
Principe de fonctionnement du moteur à hydrogène
La plupart des moteurs à hydrogène actuels fonctionnent comme un moteur à combustion interne classique ou comme un moteur électrique qui se mettent en marche à l’aide d’une pile à combustible.
Dans ce cas, la pile à combustible va provoquer ce qu’on appelle l’oxydation du dihydrogène contenu dans le réservoir par le dioxygène de l’air. Un courant électrique ou une énergie électrique est alors créé pour alimenter un moteur électrique qui se charge de la propulsion d’un véhicule par exemple. Une batterie tampon sert généralement à stocker le surplus d’énergie produite.
À noter que les véhicules équipés d’un moteur hydrogène n’émettent pas de gaz à effets de serre polluants, seulement de la vapeur d’eau.
Les applications du moteur hydrogène
Le secteur du transport routier
Le moteur à hydrogène est une option intéressante pour la question du secteur des transports routiers et pour la mobilité.
Le moteur à hydrogène est reconnu pour :
- son impact moindre sur l’environnement et la santé des usagers en zone dense urbaine
- son bruit discret : les véhicules qui circulent avec un moteur à hydrogène sont plus silencieux que les voitures équipées d’un moteur thermique
De plus, le moteur à hydrogène est parfaitement adapté pour les longs trajets grâce à son autonomie intéressante. Ainsi, la propulsion à hydrogène s’adresse en premier lieu aux professionnels de flotte pour des usages quotidiens et importants : bus de ville, poids lourds, bennes à ordures ménagères, utilitaires et voitures électriques professionnelles.
À titre d’exemple, on peut citer la société de taxis Hype à Paris qui possède une flotte de 120 taxis qui roulent à l’hydrogène (modèle de voiture à hydrogène Mirai de Toyota).
Les collectivités et des acteurs privés s’engagent pour que les solutions hydrogène soient démocratisées sur le territoire. Cela signifie le développement des bornes de recharge, de stations-service d’hydrogène partout en France.
Pour le transport urbain, des bus à hydrogène sont privilégiés dans différentes régions. L’initiative 1000 bus hydrogène en France prévoit un agrandissement de la flotte de bus d’ici à 2024. Du côté du ferroviaire, des trains qui fonctionnent entièrement à l’hydrogène vont voir le jour pour fin 2023.
Enfin, dans le secteur du transport de marchandises et de la logistique, l’hydrogène est privilégié également. En effet, des grands noms de la grande distribution utilisent des :
- chariots élévateurs à hydrogène
- remorques frigorifiques
- poids lourds
Le transport de marchandises, l’aérien et le maritime
Le moteur à hydrogène est aussi une invention privilégiée pour améliorer le bilan carbone des secteurs maritimes, fluviaux et aériens.
Tous ces secteurs ont en commun les fortes émissions de CO2 qu’ils dégagent. Or, le moteur à hydrogène pourrait permettre de réduire cet impact.
À Nantes, par exemple, un bateau électrique fonctionnant à l’hydrogène est déjà en circulation (Navibus H2). Il s’agit d’une navette fluviale pour traverser un cours d’eau sans émission.
Et cela ne s’arrête pas là, le moteur à hydrogène pourrait convaincre les constructeurs de navires et bateaux de puissance élevée (ferries, porte-conteneurs). On peut imaginer dans un premier temps des moteurs avec une pile à combustible, des véhicules électriques, avec une combustion hybride ou 100% hydrogène.
Enfin, le transport aérien peut également tirer profit du moteur à hydrogène. Airbus, avionneur européen plancherait sur trois versions d’avions hydrogène. Reste qu’à ce jour ce type de motorisation pour l’aviation pose de lourdes questions techniques.
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Les défis pour une percée du moteur hydrogène en France
Aspects environnementaux des moteurs à hydrogène
L’un des principaux arguments en faveur du développement de l’hydrogène repose sur l’argument écologique. En effet, l’hydrogène permet la neutralité des émissions de CO2.
Or, tout cela dépend de la façon dont l’hydrogène est produit. Il existe trois façons de produire de l’hydrogène :
- à partir de produits pétroliers
- par électrolyse de l’eau
- à partir de fermentation de biomasse
À ce jour, l’hydrogène est majoritairement le fruit d’énergies fossiles, ce qui n’est pas vraiment écologique.
Pour une production plus verte, il faudrait que l’hydrogène provienne de sources d’énergies renouvelables. C’est en tout cas le plan qu’a lancé la France : le pays souhaite être pionnier dans la production et l’usage de l’hydrogène bas carbone à l’horizon 2030.
Qu’en est-il de la sécurité du moteur à hydrogène ?
La question de la sécurité des moteurs et des véhicules à hydrogène est souvent mise en avant de la part des détracteurs de cette innovation.
En effet, la molécule de dihydrogène étant de petite taille, il est possible que le réservoir d’un véhicule fonctionnant à l’hydrogène soit sujet aux fuites. On sait aussi que l’hydrogène s’enflamme plus facilement que l’essence.
Mais d’un autre côté, l’hydrogène est aussi un élément très volatil qui se disperse plus rapidement que l’essence ou les gaz naturels. Cela diminue alors les risques d’explosion sur les véhicules équipés d’un moteur hydrogène.
De plus, le moteur à hydrogène est utilisé depuis une dizaine d’années dans le secteur de l’industrie et le secteur du transport de marchandise. La recherche et développement permet de préciser les matériaux des réservoirs de ces véhicules. Ainsi, bien isolés, il n’y a pas plus de risques de sécurité qu’avec un véhicule thermique.
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