Jean Louis Gaby :
L’argument communément entendu en faveur de l’hydrogène est qu’un plein, qui se fait en quelques minutes, permet de parcourir jusqu’à 600 kilomètres... Malheureusement, cet avantage doit être reconsidéré, face aux nombreux problèmes que posent cette filière :
– Le prix d’une Hyundai i x35 est de 66 000 €, et celui d’une Toyota Mirai frôle les 80 000 €.
– Ces voitures consomment en moyenne un kilogramme d’hydrogène aux 100 km, d’un coût de 10 €, alors qu’il est de 2,5 €/100km pour une Zoé.
– Le stockage de l’hydrogène, atome très léger, sous 350 ou 700 bars, conduit à une fuite permanente à travers la paroi du réservoir, qui se vide en quelques jours à quelques semaines selon les modèles.
avec le dossier pratique complet : « Conception d’une installation photovoltaïque autonome : évaluation des besoins, matériel, schémas, matériels, budget, mise en place, sécurité, autres appoints énergétiques. »
– La pile à combustible alimentée à l’hydrogène, insuffisante pour assurer à elle seule l’alimentation du moteur électrique, et ne permettant pas la récupération d’énergie au freinage, nécessite le complément d’une batterie tampon.
– L’électrolyse de l’eau, la compression de l’hydrogène et l’utilisation d’une pile à combustible, conduisent à un rendement global de seulement 15 à 30 % selon les applications, contre 80 % pour le stockage avec des batteries au lithium. L’utilisation de l’hydrogène nécessite donc de consommer au moins trois fois plus d’électricité, donc de réaliser trois fois plus d’installations éoliennes et photovoltaïques.
– La pile à combustible utilise du platine, or il n’y en a pas assez sur terre pour généraliser cette solution à grande échelle sur les voitures. [1]
– On estime que si 500 millions de véhicules étaient équipés avec des piles à combustible, les pertes de platine (par dissipation dans les gaz d’échappement) suffiraient à épuiser toutes les réserves mondiales de platine en quinze ans. [2]
– La dissipation du platine dans l’environnement produirait une pollution à l’échelle de la planète.
– Il faudrait quinze fois plus de camions-citernes pour transporter l’hydrogène que pour l’essence. [3]
– Le poids élevé de la pile à combustible conduit à des voitures pesant au minimum 1800 kg.
– Si l’on utilise simplement l’hydrogène dans un moteur à explosion, d’une efficacité moindre que celle de la pile à combustible, le rendement chute à moins de 15 %.
– L’hydrogène est un gaz dangereux, qui s’enflamme et explose très facilement lorsqu’il est présent dans l’air, avec la simple électricité statique. Son utilisation n’est donc pas sans risques.
Aussi on peut se demander pour quelles raisons nos élus, les médias et les constructeurs automobiles vantent tant les vertus de l’électromobilité à l’hydrogène… Le plan hydrogène de juin 2018 de Nicolas Hulot prévoit d’investir 100 millions d’euros, et les régions Auvergne-Rhône-Alpes et Normandie investiront chacune 15 millions d’euros dans la mobilité à l’hydrogène !
Sources
– l’Auto-journal de juin 2017 : https://news.autojournal.fr/news/1517559/Hydrogène-pile-à-combustible-écologie-innovation-technologie
– http://www.industrializedcyclist.com/ulf%20bossel.pdf
– https://www.moniteurautomobile.be/actu-auto/environnement/tesla-pile-a-combustible-arnaque.html
– Elon Musk : « Oh God, fuel cell is so bullshit. ». En Français, cela nous donne : « Oh mon Dieu, la pile à combustible est une telle connerie. »
Yann, ATN
Plusieurs arguments [dans l’exposé ci dessus], finalement, tournent autour de la question économique. J’avoue que la question écologique est prioritaire de mon point de vue par rapport à cette création humaine qu’est l’économie ! En outre, une filière non encore émergée coûte forcément chère ! C’était le cas des éoliennes et panneaux solaires il y a encore peu. Et quand je vois encore le prix des chauffe-eau solaires alors que ce n’est que de la plomberie (en gros, on pose un tuyau sous le soleil !), je me dis qu’on est pas prêt de se passer d’électricité nucléaire...
Quant au kg consommé pour 100 km, ça me parait toujours mieux que les 5 à 15 litres de pétrole en fonction de nos cylindrées ! Comparer 10 € d’H2 à 2,50 € d’électricité me parait également hors propos, même un nucléaire pas cher, je n’en veux plus ! Et non, je ne porte pas le gilet jaune en ce moment, l’heure est trop grave pour continuer de se gaver d’énergies fossiles sans une modification profonde de nos habitudes.
Sur la consommation de platine, en effet c’est un problème, mais je crois que ce problème est existant (avec d’autres matériaux) avec les véhicules 100 % électriques qu’on développe massivement à coups de subvention et de décisions politiques, nous rendant encore plus dépendant à la fée électricité et au réseau nucléaire (peu de gens peuvent techniquement et financièrement s’équiper en photovoltaïque pour charger sa voiture et que se passe-t-il lorsqu’on part faire une balade et que la batterie est à sec ?
Les autres arguments (15 fois plus de camion, gaz dangereux, fuites à cause des pressions...) me paraissent manquer un peu de corps... Y a t-il des exemples concrets de problèmes avérés avec l’hydrogène en mobilité ? Ou est-ce une simple crainte à charge contre l’H2 ? Pour ma part, j’ai roulé quelques années au GPL alors que tous mes proches appelaient mon véhicule une bombe roulante... Au final, ce véhicule essence a dépassé les 400 000 km et je crois qu’il roule encore ! Par ailleurs, il n’est pas encore question de développer 500 millions de véhicules à H2 !!! Il faut être prudent avec ces extrapolations exagérées ! Comme dans les autres domaines "écologiques" on sait qu’il faut un mix de plusieurs bonne solutions et non reproduire ce qu’on a fait avec le nucléaire : mettre tous ses œufs et ses ogives dans le même panier (percé !). De même pourquoi imaginer le scénario le pire, à savoir du transport d’H2 sans production locale ? (voir ci-après !)
Pourquoi je suis attentif au développement de l’H2 :
– dans un scénario de transition énergétique, la production d’H2 par l’électricité surproduite par les éoliennes et panneaux solaires permet de consommer sans perte cette électricité et de stocker sans perte le gaz (encore une fois si on est pas capable de construire un récipient capable de contenir un gaz à 350 ou 700 bars, il vaut mieux arrêter dès maintenant de jouer avec ce machin un peu plus complexe qu’est le nucléaire !!! CHICHE !!! Ou d’envoyer des sondes sur des comètes qui passeront dans 20 ans à des millions de km de la Terre...). Il n’y a donc pas que les STEP qui peuvent et doivent stocker de l’énergie sans perte, mais un mix de solutions !
– la pile à combustible embarquée dans sa bagnole peut devenir une production locale d’électricité (et renouvelable si on respecte le point ci-dessus) pour sa maison et non l’inverse avec les véhicules électriques qui doivent aujourd’hui être en grande majorité branchées au réseau nucléaire. Cette possibilité me parait plutôt judicieuse (en compléments d’autres solutions et des économies à faire en amont) en cas de coupure de courant, de plus en plus régulières lors des pics de consommation ou lorsque le nucléaire va nous péter à la face !
– l’H2 combiné au vilain CO2 qu’on pourrait capter sur les cheminées de nos usines, donne du méthane ! Donc le gaz naturel ! Il y a un projet en cours de cet ordre à Fos sur mer basé sur des éoliennes, siouplait ! [4]
Je pourrais encore en rajouter mais je pense qu’il y a déjà matière à échanger ! Je veux bien changer d’avis et admettre que je me plante mais il me faut un peu plus d’éléments et d’alternatives crédibles alors, parce le développement à tout va des bagnoles nucléaires....
Avec l'article « Partage de voitures : comment gérer une flotte de véhicules partagés entre voisins ? »
Jean Louis Gaby
Suite à publication de mon texte plus haut, un farouche militant de l’hydrogène m’a fait connaître le site de l’Association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (AFHYPAC http://www.afhypac.org), que je vous invite à visiter pour les plus passionnés, car il recèle plein d’informations scientifiques intéressantes et à priori incontestables, et j’y ai passé 2 heures.
Seulement quelques-uns des problèmes que j’évoque sont clairement cités sur ce site et vont dans le même sens.
Dans ce long mail, je vais tenter de répondre globalement à pratiquement aux divers commentaires reçus.
En introduction, oui, mon texte critiquant l’hydrogène aborde beaucoup le volet financier, car j’observe que notre argent est souvent gaspillé dans des expérimentations ou dans développements visiblement sans avenir. J’y reviendrai dans le volet que je consacre au mix énergétique. En dehors du volet financier, je vais aussi beaucoup aborder le volet écolo.
J’aborde maintenant séparément et parfois en détail chaque problème.
Le power-to-gas & la méthanation
Sur le site de l’AFHYPAC, lobby de l’hydrogène et de la pile à combustible, on lit au sujet du power-to-gas : « Si les opérations du « Power-to-gas » sont aujourd’hui techniquement réalisables, leur intérêt économique n’est pas vraiment établi car il s’agit d’enchaînements de procédés industriels complexes présentant au final un rendement énergétique assez faible et un coût élevé à la fois en investissement, en maintenance et en fonctionnement.
Ce coût est toutefois diminué lorsque l’électricité renouvelable est en surproduction par rapport aux besoins de consommation, c’est-à-dire de l’électricité qui serait perdue si elle n’était pas récupérée et stockée par sa conversion en hydrogène. L’opération présente alors de l’intérêt sur le plan environnemental, voire économique, puisque cette énergie stockée est en mesure de remplacer une énergie fossile. »
A ces problèmes admis par l’AFHYPAC, il faut ajouter qu’il y a une différence d’échelle entre les installations de power-to-gas existantes et les besoins. Ainsi, pour transformer une puissance électrique équivalente à celle d’un réacteur nucléaire en hydrogène, il faudrait environ 400 électrolyseurs de 2,5MW dont j’ai joint la photo. S’ajouteraient éventuellement des installations de stockage de l’hydrogène pour son utilisation différée, ou de méthanation pour sa transformation immédiate en méthane…
Par contre, il faut souligner que les STEP importantes ont une puissance équivalente à celle d’un réacteur nucléaire.
En résumé, le stockage d’énergie via l’hydrogène ou le méthane (méthanation) est complexe (une usine à gaz !), et il n’a pas prouvé sa viabilité à grande échelle.
Le power-to-grid
Le moyen le plus pertinent pour produire de l’électricité à partir d’hydrogène est de loin l’utilisation d’une pile à combustible (PAC), qui possède un rendement d’environ 50%. Comme pour l’électrolyse, on se trouve avec une différence d’échelle entre les PAC et les besoins. Les PAC les plus puissantes ayant une puissance de 10MW, il en faudrait 100 pour fournir la puissance d’un réacteur nucléaire.
Aux problèmes posés par le power-to-gas, s’ajoute donc celui de la production d’électricité à partir de l’hydrogène. Il faut souligner que ces installations extrêmement techniques nécessitent pour leur fabrication des quantités importantes de ressources minérales en voie de raréfaction, et aussi d’énergie.
Avec l'article « Mutualisation d’un véhicule : Quelles pratiques et quelles solutions, alors que chacun a des besoins différents, pour s’organiser et partager l'usage d'un véhicule, son entretien et éventuellement son achat ? »
Filière hydrogène vs accumulateurs pour des stockages dans les voitures et dans les foyers
Le kg consommé d’hydrogène pour parcourir 100 km est incontestablement un avantage comparé aux 5 à 15 litres de pétrole.
Par contre, le rendement de la filière à hydrogène étant deux fois inférieur à celui du stockage dans des accumulateurs au lithium, pour le même stockage, il est consommé deux fois plus d’électricité. Il faut donc deux fois plus d’installations d’électricité renouvelables, donc de matières premières.
Le mauvais rendement et la complexité de la filière hydrogène rejaillissent sur son prix, expliquant que l’énergie utilisable soit 4 fois plus cher qu’avec des batteries (10€/100 km avec l’hydrogène et 2,5€/100km avec une Zoé).
Quelle électricité pour la voiture électrique ?
On est d’accord, l’électricité alimentant la voiture électrique ne devrait provenir que d’une production d’énergie renouvelable créée pour cet effet. On a alors le choix d’investir dans une installation photovoltaïque chez soi, ou dans une coopérative, où d’acheter de l’électricité réellement verte.
Voici mon tract qui aborde plus largement la voiture électrique :
Le stockage de sa production photovoltaïque pour sa voiture et sa maison
Stocker l’excédent de sa production photovoltaïque dans les accumulateurs au lithium, de sa voiture et éventuellement dans une batterie stationnaire, est de très loin la plus simple et la moins chère des solutions, comparée à la filière hydrogène. Il faudra toutefois attendre quelques années avant que les industriels nous proposent les matériels électriques périphériques simples permettant de gérer de façon automatique les transferts d’électricité.
Les STEP, c’est incontournable pour sortir des fossiles et du nucléaire
En fait, pour stocker massivement l’électricité, efficacement, à un coût réduit, et avec un prélèvement minimum de ressources minérales en voie de raréfaction, il n’existe de disponible que les STEP. Ainsi, dans le monde les STEP représentent 96% du stockage de l’électricité, c’est révélateur de la pertinence de ce procédé…
Je rappelle que l’on peut facilement réaliser des STEP en utilisant nos barrages existants. [5]
Par ailleurs, je constate qu’en Allemagne, il y a 36 STEP, entre 0,65 et 1060MW, dont 17 de plus de 100MW. [6]
En France, à part les 6 principales STEP connues, plus celle du Lac Noir en travaux, je n’ai trouvé nulle part si nous en avions d’autres. Qui pourrait me renseigner ?
Paradoxalement l’Allemagne, qui ne possède pas franchement de montagnes, a la même puissance de STEP qu’en France (environ 6GW). Cela lui permet de stocker intelligemment son électricité renouvelable, et ainsi de largement nous dominer sur la transition énergétique…
Il faut remarquer que l’Allemagne est souvent accusée d’avoir fortement augmenté sa consommation de charbon, ce qui est totalement faux. Ce point fait l’objet de ma publication de ce jour sur ma page Facebook, en réaction à une déclaration de Pierre Laurent sur France Inter.
L’hydrogène comme combustible
Concernant l’utilisation de l’hydrogène comme combustible dans un moteur thermique, sur le site de l’AFHYPAC, on apprend l’abandon de cette filière par la grande majorité des constructeurs, à cause d’émissions de NOX nécessitant d’ajouter un système de dépollution, du nécessaire développement de l’injection haute pression d’hydrogène et de la concurrence de la pile à combustible qui assure de meilleures performances.
La consommation de platine
Sa pollution diffuse existe depuis le développement des pots catalytiques, et cela pose déjà des problèmes environnementaux, [7]
Dans leur fonctionnement les PAC associent l’hydrogène à l’oxygène de l’air (air qui contient de l’azote) pour produire de l’électricité. Il sort dans les « gaz d’échappement » de l’eau et essentiellement l’azote de l’air, et des particules de platine.
La panne d’essence où de batterie
C’est une question de rigueur, et si on veut rouler un peu plus écolo, il faut être davantage prévoyant et assumer. Toutefois, une panne de batterie ce n’est pas grave du tout, rien n’est cassé ou détruit, il suffit simplement de se faire remorquer…
Le transport par camions citerne
Ce transport poserait tant de problèmes qu’il n’est pas réalisé, aussi les stations service fournissant de l’hydrogène sont équipées d’un électrolyseur pour le produire sur place.
Rouler à l’huile végétale recyclée : c’est possible et ça marche. Témoignage technique. Huile végétale, diesel, moteur, adaptation, recyclage, voiture, autonomie »
La dangerosité de l’hydrogène
Si l’hydrogène est certes plus dangereux que le méthane ou les butane/propane, il n’y a semble-t-il aucune raison de s’alarmer.
Les fuites permanentes d’hydrogène à travers les parois des réservoirs à haute pression
La norme relative au stockage de l’hydrogène sous pression impose un taux de fuite inférieur à 1cm3/L/h. Ce débit de cette fuite étant faible mais constant et l’hydrogène étant très léger, il ne s’accumule pas au sol et monte en se diluant dans l’atmosphère. Il est bien entendu évident que les véhicules carburant à l’hydrogène ne doivent pas être garés dans un garage non ventilé.
Le transport de l’électricité, c’est seulement 7% de pertes !
Les pertes sur le réseau de transport à HT et THT de RTE, c’est environ 2% de l’électricité transportée. Les pertes de distribution locale (Enedis), mal gérées, montent à 5%. C’est ridicule comparé aux pertes du power-to grid qui sont d’environ 60%.
Il est donc possible d’installer des éoliennes et du photovoltaïque dans les endroits les plus adaptés, avec les meilleures productivités, le transport vers tout le reste du territoire n’occasionnant que des pertes minimes.
Le mix énergétique n’est pas forcément une bonne solution
Le mix énergétique, c’est l’un des arguments majeurs des pronucléaires, qui pensent justement que c’est un excellent moyen pour justifier la pérennité de la filière nucléaire. Il faut dire qu’ils mettent tous les arguments de leur côté en fustigeant le recours de l’Allemagne au charbon, ce qui est faux, en arrêtant les centrales au charbon, supprimant ainsi une puissance d’appoint indispensable pour passer les pointes de consommation, et en oubliant volontairement de réaliser des STEP, élément indispensable pour stocker l’électricité renouvelable.
D’autre part, le mix énergétique conduit parfois à des recherches et à des expérimentations qui ne profitent qu’aux groupes et qu’aux entreprises qui ponctionnent les aides de l’Etat, c’est à dire nos impôts.
Comme exemple emblématique, il y a la route solaire de Ségolène Royal, qui lui a permis de se valoriser un temps, et de faire rêver les personnes crédules aux frais du contribuable. Poser des modules photovoltaïques au sol, et à fortiori sur une route, conduit évidemment à un médiocre rendement, et à un coût démesuré. Installer des modules photovoltaïques au sol ou en toiture coûtera toujours moins cher que de les poser sur une route !
Pourquoi aussi vouloir réaliser des hydrauliennes fournissant si peu d’électricité au regard de l’énergie grise qu’il a fallu consommer pour leur fabrication ? Si le potentiel est selon EDF de 3GW (l’équivalent d’environ 3 réacteurs nucléaires) entre la Bretagne et le Cotentin, c’est comme pour l’éolien et pour le photovoltaïque, la puissance varie selon le vent, l’ensoleillement et dans ce cas avec la vitesse du courant marin. Si la plupart des documents de présentation de l’hydrolien avancent les puissances, je n’ai nulle part trouvé la production annuelle fournie par ces 3 GW, ce qui conditionne la rentabilité financière, mais aussi le temps de retour énergétique, ce qui est essentiel pour moi. A mon avis leurs performances énergétiques rejaillissent sur le coût exagéré de leur électricité, c’est la raison pour laquelle cette filière a été abandonnée.
Pourquoi aussi souhaiter des petites éoliennes, alors que, plus les éoliennes sont petites, moins bon est leur rendement, donc plus chère est leur production d’électricité, et plus elles consomment de matériaux et d’énergie grise
Les chauffe-eau solaires
Concernant le coût des simples chauffe-eau solaires, comme ancien artisan dans ce domaine, le matériel me coûtait environ 1500€, et il me fallait généralement 3 à 4 jours de travail pour la pose, à deux ouvriers. Avec en moyenne 6000€ posé, je ne gagnais rien, et je ne connais aucun installateur qui soit devenu riche. Si c’était le cas, la filière du chauffe-eau solaire ne se serait pas totalement effondrée, ce qui est dramatique, car les ballons électriques ont encore de belles années devant eux. Ce n’est pas de la plomberie de base, la température dans les capteurs dépasse les 200°C, et ce n’est pas facile à gérer. Il faut grimper sur les toits, à veiller à la sécurité des employés, à l’étanchéité, à l’isolation, à bien reboucher les cloisons traversées, à aller se raccorder si possible sur une chaudière qui est souvent à l’autre bout de la maison pour éviter la facilité de l’appoint électrique. Et le travail bien fait, c’est plus long, et forcément cher. En fait, il faut éviter d’installer un chauffe-eau solaire, coûteux pour une économie d’énergie réduite, il faut passer au chauffage solaire, d’un coût certes plus élevé, mais qui permet bien plus d’économies. Ainsi, dans mon entreprise, mes chantiers de chauffage solaire ont occupé une part de plus en plus importante [8]
Le choix du chauffage solaire est retenu en Allemagne où il s’installe actuellement 54 fois plus d’installations de chauffage solaire qu’en France, alors que les allemands sont déjà bien équipés.
Si vous avez d’autres précisions à me demander, n’hésitez pas…
Cordialement décroissant,
Bonjour Jean Louis. J’entends bien tes arguments sur les STEP, et la mobilité hydrogène.
Toutefois, une de tes affirmation m’interroge :
"Le mix énergétique, c’est l’un des arguments majeurs des pronucléaires, qui pensent justement que c’est un excellent moyen pour justifier la pérennité de la filière nucléaire."
Il me semble que c’est plutôt le contraire, le lobby nucléaire, jusqu’ici, est un frein au développement du mix énergétique, en France. Tout juste commencent-il a se poser la question de l’après, centrales "sécurisées" pour encore les dix ans à venir, et, donc, le nécessaire recours aux ENR, pour réaliser une transition vers de nouvelles centrales plus modernes (EPR ?...)
Sur les Hydroliennes, la production n’est en aucun cas soumise aux fluctuations atmosphérique, nous disposons des plus forts courants marins d’Europe, exceptionnels dans le monde, et parfaitement réguliers, et prévisibles !
Des STEPS peuvent être réalisées en mer, les écueils des Roches d’Ouvres, entre Chausey et St Malo, sont un grand danger pour la navigation, mal balisé (quatre bouées cardinales) et un véritable puits d’énergie ! Inutilisable pour les pêcheurs, en raison de leur situation trop à fleur d’écume, elles peuvent être utilisées en fermes marines, STEP, machines à vagues, hydroliennes.
(En raison de ce paysage mondialement connu, les éoliennes sont difficilement utilisables, sauf en éoliennes verticales ? Moins visibles dans le paysage.)
Enfin, l’hydrogène ne peut pas être le carburant de demain, mais, un bon vecteur, combiné au Méthane dans le réseau, les expérimentations autour de Dunkerque sont positives, le mélange, Hythane est expérimenté également sur les bus, avec succès. sa commercialisation, en petite quantité, sous forme d’hydrure, est sans pertes et sans danger, des scooters, Aaqius sont en vente en Chine, pour une autonomie de 100 km, une recharge sous forme de canette permettant 100 km de plus (Stor-H) hydrure de magnésium. Cette distribution peut être un bon complément pour d’autres combustions, facilitant la transition.
Bien d’accord avec toi, nous attendons beaucoup des "Batteries" Sodium / Ion.
Nous devons décarboner notre économie, nos usines, et passer des énergies fossiles aux renouvelables, Power to Gas, Power to grid, peuvent nous y aider.
Cordialement en transition.
Thierry Lenglart.