L’hydrogène, la ressource au cœur de nos enjeux de mobilité durable de demain

Le 27.02.2023

L’hydrogène est un pilier clé de la décarbonation du système énergétique mondial. Cette ressource est plus particulièrement adaptée aux mobilités dites “lourdes/intensives”, un véhicule à hydrogène est un véhicule zéro-émission qui offre le confort opérationnel d'un véhicule thermique. Pour 2030, les estimations nous présument qu’une grande partie de la mobilité sera réalisée à l’hydrogène pour une consommation de 160 000 tonnes/an d’hydrogène renouvelable et bas-carbone. L’équivalent de 300 000 véhicules légers (véhicules utilitaires et taxis), 5 000 poids lourds (bus, autocars et camions), 65 bateaux et navires et 100 trains.

L’hydrogène dans nos transports d’accord, mais qu’est ce que c’est exactement ?

Scientifiquement

L’hydrogène (H) est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Très inflammable, il est inodore, incolore, non toxique et non corrosif. C’est la transition écologique qui pousse l’hydrogène sur le devant de la scène, où il effectue une percée remarquée dans sa forme renouvelable, encouragé par les prises de position du gouvernement. L’hydrogène se présente alors comme une excellente solution de stockage et de redistribution à la demande.

TaxyMatch a déjà rédigé pour vous un article plus approfondi sur ce qu’est l’hydrogène, que vous pouvez retrouver juste ici.

Pour la mobilité

Face aux enjeux climatiques, de nombreux pays trouvent de nouvelles solutions pour des technologies plus propres. L’hydrogène, une énergie renouvelable? Alors que les véhicules à hydrogène sont moins polluants que les véhicules traditionnels, la production d'hydrogène peut être plus ou moins "écologique".

Aujourd'hui l’hydrogène est produit à 95 % à partir d'énergies fossiles. Cela entraîne l'émission de 8,7 millions de tonnes de CO2 chaque année, selon les chiffres d'Ademe, l'organisme de transition écologique.
Il existe cependant une autre façon de produire de l'hydrogène, en utilisant non pas des molécules de gaz ou de pétrole, mais des molécules d'eau qui sont cassées par électrolyse avec de l'électricité renouvelable, solaire ou éolienne.

Nos transports ferroviaires se sont eux aussi mis à la page avec cette ressource tendance

L'hydrogène peut alimenter tous les types de transport ferroviaire : train de banlieue ; train de voyageurs; transport de marchandise ; métro ; chemins de fer miniers (aériens ou souterrains) et autres réseaux privés ou étatiques de voies ferrées industrielles ; tramways ou encore petits trains spéciaux de découverte de parcs, musées, aires naturelles etc.

Les avancées diffères dans le monde mais restent encourageantes, notamment en Chine

La Chine vient de lancer un nouveau train sans émission de carbone. Conçu par la société d'État CRRC, ce transport collectif fonctionne à l'hydrogène et émet seulement de l'eau, il fonctionne à l'hydrogène avec un super-condensateur.
Il est apte au transport de passagers. Ce transport public se déplace à des vitesses allant jusqu'à 160 km/h, ce qui en fait le modèle d'hydrogène le plus rapide au monde et est constitué de quatre wagons.
Son fonctionnement peut aussi être automatisé pour démarrer, arrêter et revenir dans son dépôt. Le CRRC peut également conduire sans conducteur et parcourir 600 km en n'émettant que de l'eau. La connectivité passe par la 5G pour une rapidité et une fiabilité accrues.

Les pays qui composent l’Asie de l’Est sont reconnus pour leurs efforts dans le domaine des transports propres. En plus de la Chine, la Corée du Sud et le Japon investissent dans l’utilisation de l’hydrogène pour réduire la pollution. L'Empire du Milieu domine en grande partie le reste du monde avec un tiers des stations d'hydrogène du monde dans son territoire. C'est le pays qui croît le plus rapidement dans ce secteur.

L’Allemagne a aussi suivi le mouvement

N'oublions pas que l'Allemagne n'a pas à rougir face du géant chinois avec 14 trains Alstom fonctionnant à l'hydrogène. Mais le pays européen a été dépassé par la Chine en matière de vitesse depuis que le nouveau train CRRC dépasse son concurrent de 20 km/h.

En revanche, l’Allemagne domine la Chine avec des trains qui comme Le Coradia iLint est le premier train de passagers au monde alimenté par une pile à combustible à hydrogène, qui produit de l'énergie électrique pour la traction.
Ce train sans émission émet peu de bruit, les gaz d'échappement étant seulement de la vapeur et de l'eau condensée.
L'iLint se distingue par la combinaison de différents éléments innovants : conversion d'énergie propre, stockage flexible de l'énergie dans des batteries et gestion intelligente de la puissance de traction et de l'énergie disponible.

Spécialement conçu pour fonctionner sur des lignes non électrifiées, il permet une exploitation des trains propre et durable tout en garantissant un haut niveau de performance. Par ailleurs, leur autonomie peut atteindre 1000 km/h

Sans oublier la France bien sûr

Le train à hydrogène d’Alstom, dont l’autonomie est de 600 km, permettrait de remplacer les anciens trains diesel, notamment des TER, alors que la SNCF a annoncé vouloir se débarrasser d’ici 2025 d’un millier de ces trains polluants encore en circulation.
Jean-Baptiste Eyméoud, président d'Alstom-France, envisage "les premiers essais sur voie fin 2023 et a priori une mise en service commerciale en 2025", soit près de deux ans de retard par rapport aux ambitions initiales du gouvernement.

Des avions à hydrogène ? Un concept révolutionnaire

La neutralité de carbone avance à grand pas

L’avion à hydrogène est, comme certain le définirait l’objectif légendaire qui permettrait de décarboner l’aviation commerciale, soit un objectif fixé pour 2050 dans cette industrie responsable à l’heure actuelle de 2,4 % des émissions mondiales de CO2, selon l’ONG International dec Council on Clean Transportation.
Un avion à hydrogène est un avion alimenté au dihydrogène. Le dihydrogène peut alimenter soit des piles à combustible qui génèrent de l'électricité pour alimenter des moteurs électriques, soit directement des réacteurs. Il peut être stocké à bord soit sous forme de gaz comprimé à haute pression, soit sous forme liquide à −253 °C.

Dans le cas d'un avion à hydrogène utilisant des turboréacteurs, il s'agit de remplacer le carburant aviation (généralement du kérosène) par de l'hydrogène.
Le premier prototype d'avion à hydrogène a existé il y a plus 45 ans avec son premier vol en 1988, connu sous le nom de Tupolev Tu-155, appareil soviétique.
“Plusieurs technologies seront nécessaires pour atteindre nos objectifs de carboneutralité, mais l’avion à hydrogène est la plus importante”, estime Sabine Klauke, directrice technique d’Airbus.

Les constructeurs aéronautiques ont su s’adapter

"Les piles à combustible peuvent nous aider à atteindre notre objectif de neutralité carbone", "Selon nos experts, un moteur doté de cette technologie pourrait alimenter un avion transportant 100 passagers en lui conférant une autonomie d'environ 1000 miles nautiques." (1850 km) explique Glenn Llewellyn, vice-président de la branche Zero-Emission Aircraft d'Airbus.
L'hydrogène est une source d'énergie qui peut propulser des avions de deux manières disparates. Le système de propulsion mis au point au centre de recherche de Munich est l’un des deux qu’Airbus compte installer sur de gros avions tel l’Airbus A380 d’ici 2026, pour pouvoir ensuite tester ces prototypes.

La première façon se résume à utiliser des piles à combustible pour convertir l'hydrogène en électricité afin d'alimenter un moteur à hélice, une technologie semblable à celle que l’on retrouve dans les voitures à hydrogène.
La seconde s’utilise par sa combustion dans une turbine à gaz semblable à celles que l’on retrouve sur les avions qui circulent en ce moment, mais convertie pour utiliser de l’hydrogène plutôt que du kérosène.
Airbus étudie actuellement les deux solutions et envisage même de créer un système hybride visant à joindre une turbine à hydrogène à des piles à combustible, pour remplacer des batteries.

Airbus a pour objectif de tester ces systèmes dans les airs entre 2026 et 2028. L’entreprise voit les choses en grand en souhaitant utiliser de véritables conditions de vol (sans voyageurs bien sûr), mais avec toutes les vibrations et les contraintes (la pression, la température, l’espace et le vent, par exemple) que l’on peut retrouver lors des déplacements aériens.

Une fois la technologie choisie, en 2028, Airbus a pour projet de lancer la conception d’un véritable avion à hydrogène.
Sur le plan, l’engin devrait pouvoir contenir 100 passagers, une autonomie d’environ 2000 km (soit la distance approximative entre Paris avec le Maroc, l’Algérie, la Suède, l’Islande, la Grèce …), des caractéristiques que les ingénieurs de l’entreprise jugent réalistes avec la technologie actuelle.
“Mais c’est un domaine qui progresse rapidement et où il y a beaucoup d’investissements, alors les caractéristiques pourraient s’améliorer”, note Glenn Llewellyn, vice-président responsable des avions sans émissions chez Airbus.


ZeroAvia viennent eux aussi de franchir un cap crucial dans l'aéronautique. Le constructeur anglo-américain est en effet parvenu à faire voler le plus gros aéronef propulsé par un moteur hydrogène/électrique !
Un aéronef est, selon les juristes, tout appareil se déplaçant dans les airs, qu'il soit plus lourd que l'air, comme l'avion ou l'hélicoptère, ou plus léger, comme le ballon ou le dirigeable. Le terme avion quant à lui ne désigne qu'un appareil plus lourd que l'air.

Ce prototype de groupe motopropulseur (ensemble des organes mécaniques d'un véhicule qui produisent et assurent son mouvement (traction)), est alimenté par deux piles à combustible et des batteries lithium-ion. Les réservoirs d'hydrogène sont quant à eux dans la cabine de l'aéronef, ce qui ne serait pas le cas s'il s'agissait d'un appareil lambda commercial.

Cette initiative vise à développer le groupe motopropulseur hydrogène/électrique ZA-600 de 600 kW qui permettra à des avions de 9 à 19 places de voler sans émettre de gaz à effet de serre. ZeroAvia travaille également sur un autre groupe motopropulseur hydrogène/électrique de 2-5 MW qui pourra faire voler des avions transportant environ 90 passagers.

Réserver son trajet