L'hydrogène, le pétrole de demain

Bonjour,
L'hydrogène n'est malheureusement pas une énergie primaire, c'est un combustible qu'il faut comme vous le dites justement fabriquer. C'est donc un vecteur, et plusieurs techniques sont disponibles pour le fabriquer, avec un certain pourcentage de perte. Ceci étant, l'hydrogène sera intéressant à fabriquer lors de sur production électrique. Il peut donc servir de stockage d'appoint. Son coût sera donc toujours plus cher, qu'une énergie primaire à cause des pertes de fabrication. Il n'y pas de miracle à attendre de ce coté.(voir le blog de JM Jancovici)
Michel

1 kg de H₂ possède un PCI de 141,86 MJ.
Une pile à combustible, avec un rendement de 60% environ, pourra en tirer 85,12 MJ d'énergie électrique transformée en énergie mécanique avec un rendement proche de 100%.

Pour fournir cette même énergie avec un moteur diesel, dont le rendement est d'environ 35%, il faudrait brûler une quantité de gazole possédant un PCI de 85,12 / 0,35 = 243,2 MJ.
Ceci correspond à 5,61 kg de ce liquide, soit en volume 6,64 litres.

On a donc l'équivalence, en énergie mécanique restituée : 6,64 l de gazole ⇔ 1 kg de H₂

Un réservoir de voiture ordinaire ayant une capacité d'environ 50 litres, il faudrait, pour avoir la même autonomie stocker 50/6,64 = 7,53 kg de H₂
Les réservoirs d'hydrogène les plus performants existants actuellement pèsent 38 kg à vide pour une masse de H₂ contenue de 1,5 kg comprimée à 700 bar.
Le poids d'un ensemble de bouteilles haute pression pour 7,53 kg de H₂ serait donc de 38⨯7,53/1,5 ≃ 191 kg.

On conçoit que ce poids influerait très sensiblement sur les performances (en accélération et en consommation) du véhicule.

La Tesla possède une telle autonomie. Selon le modèle, le poids des de la voiture varie entre 1850 et 2250 kg (source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_S), cela doit faire au moins 1000 kg de batterie.
C'est près de 5 fois plus que les 191 kg des bouteilles haute pression pour contenir les 7,53 kg de dihydrogène calculés par Fabien. Finalement, c'est convenable, sauf qu'il reste la pile à hydrogène à embarquer pour alimenter le moteur électrique qui doit faire dans les 700 kg donc, au final, ça revient à peu près au même que la batterie sauf que ça se recharge 3 min dans une station 700 bars, mais il n'y en a encore pratiquement pas en France.
Si on veut brûler la dihydrogène dans le moteur thermique, il en faudra 3 fois plus qu'en électrique (rendement de 1/3) soit 191x3=573 kg. Ça reste correct (c'est H2O qui sort du pot d'échappement).
Pour la Honda Clarity Fuel Cell : le constructeur annonce 650 km avec un plein de 5 kg de dihydrogène (à 700 bars). Elle pèse 1840 kg. (https://www.challenges.fr/automobile/essais/essai-honda-clarity-fuel-cel... et https://fr.motor1.com/reviews/145428/essai-honda-clarity-fuel-cell/).
Attention quand même que le dihydrogène soit bien issu de l'énergie renouvelable et non des carburants fossiles (CH4) ou de l'énergie nucléaire (électrolyse de l'eau).

L'hydrogène est un vecteur énergétique fabriqué grâce à un autre vecteur énergétique: l'électricité.
Les moteurs thermiques à hydrogène existent et marchent. Mais ils ont le rendement d'un moteur thermique. Et comme l'hydrogène n'a pas le même contenu énergétique que le litre de pétrole, il faut embarquer une grande quantité d'hydrogène sous forte pression d'où la masse des réservoirs.
Avec une pile à combustible, on peut faire fonctionner un moteur électrique. Mais les membranes catalytiques des piles à combustible sont, à ma connaissance, très chères car à base de métaux de la famille des platinoïdes.

Sauf erreur de ma part, actuellement pour produire l'hydrogène équivalent à 1 kWh, il faut utiliser bien plus d'un kWh d'électricité et cela quelque soit le mode de production. Quand Audi communiquais sur le rendement de son Power-to-gas, ils évoquaient un rendement de 10%. Bref, il faut utiliser 10 kWh d'électricité pour obtenir à la sortie de la pile à combustible 10 kWh... Tandis que si vous mettez 10 kWh dans une batterie d'un VE, vous sortez environ 8 kWh de puissance à vos roues. En ce moment, avec 8 kWh (dans ma batterie, donc avec 10 kWh provenant du réseau), je fais environ 60 km avec ma zoé, j'en ferais combien avec un véhicule à hydrogène ...

A propos de l'utilisation de l'hydrogène dans le secteur des transports, je reproduis ici un commentaire que j'ai déposé sur le site de la consultation publique concernant le projet de décret modifiant la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement : http://www.consultations-publiques.developpement-durable.gouv.fr/projet-...

Je suis très circonspect concernant le déploiement de stations services de distribution d’hydrogène gazeux.
Le stockage de ce gaz dans les quelques rares véhicules qui existent actuellement est réalisé dans des bouteilles à une pression de 700 bar, ce qui est considérable.
Par suite de cette forte pression et de la petite taille de la molécule de dihydrogène, les fuites sont plus promptes à se produire qu’avec n’importe quelle autre substance.

Je rappelle, par comparaison, que le stockage du propane, dont la pression en bouteille est d’environ 10 bar et dont la molécule est bien moins fugace, doit obligatoirement être faite à l’extérieur des habitations.
Selon cette logique, qui semble prudente et raisonnable, il faudrait, a fortiori, interdire au propriétaire d’un véhicule à hydrogène de le ranger dans son garage.

Le dihydrogène est probablement le gaz le plus difficile et le plus dangereux à stocker qui soit. De ce fait, et contrairement à ce que prétend un certain discours, c’est un très mauvais vecteur énergétique.

Sa manipulation ne peut se concevoir que dans un cadre industriel très encadré et dans des conditions de sécurité parfaitement maîtrisées.
L’idée que l’on puisse le déployer à grand échelle, auprès du public, est tout simplement irréaliste pour ne pas dire fantaisiste.

La très hypothétique (je n’y crois guère) multiplication de véhicules à hydrogène et d’installations de distribution finirait inévitablement par se traduire par de fréquents accidents aux conséquences potentiellement très graves (explosions).

Je ne peux qu’inviter le gouvernement à ré-étudier cette question, à la fois pour des raisons de sécurité, mais aussi du point de vue de la stratégie énergétique de manière à ne pas l’engager dans une voie qui est, de toute évidence, une impasse.

Je suis physicien. Je doute que l'hydrogène soit bien utile dans les transports terrestres, je dis pourquoi:

1- L'électrolyse de l'eau et les systèmes afférents font que 50% de l'énergie électrique est perdue en générant l'hydrogène.

2-Les stations hydrogène en cours d'installation coûtent entre 1 et 2M€. Seulement une moitié semblent électrolyser et des amis de la société "Air Liquide" m'ont expliqué qu'ils livreraient par camions les stations avec de l'hydrogène beaucoup moins cher obtenu avec du gaz naturel, bien sûr fortement émetteur de CO2).

3-La pile à combustible dans les conditions concrètes d'utilisation a aussi un rendement de 50(40?)%. Elle est très chère (~1000€/Kw)

4- Le résultat est que l'on gaspille la précieuse électricité plutôt que d'alimenter les véhicules électriques.

5- La seule société qui s'est vraiment lancée est Toyota, avec la Mirai, vendue autour de 60000€, et on estime que cette société perd sur chaque modèle autour de 30000€. Elle a les reins solides. Comme ce n'est pas le cas de nos constructeurs, ils ont abandonné cette filière sans avenir.

6-Si on fait une enquête sérieuse, il n'y a aucun problème d'approvisionnement de lithium à l'avenir: il en faut 2-3 Kg pour une voiture, on en produit autour de 30000 tonnes/an, et les réserves sont estimées autour de 30Me.

7-Si on cherche la petite bête, on risque de manquer de cobalt, mais il n'est pas indispensable..

8-C'est sans doute pour cela qu'un des fondateurs de "Tesla" a parlé d'"escoquerie" ("scam" en anglais):
https://electrek.co/2016/05/23/tesla-founder-marc-tarpenning-hydrogen-fu...