L'hydrogène fait face à des défis pour concurrencer les véhicules électriques à batterie

Mission Hydrogen a récemment organisé un webinaire sur l'énergie électrique par batterie (BE) et ses perspectives - une initiative qui, selon David Wenger, fondateur et PDG, pourrait sembler inhabituelle aux participants pour l'organisation.

« Merci à tous les sponsors qui pourraient être choqués d’apprendre que nous organisons un webinaire sur les batteries », a-t-il plaisanté dans son discours d’ouverture.

L'objectif du webinaire était cependant d'informer les « évangélistes de l'hydrogène » sur les dernières avancées en matière de technologie des batteries, qui sont souvent en concurrence avec l'hydrogène dans la mobilité et l'électricité stationnaire.

Maximilian Fichtner, directeur du Centre de stockage électrochimique de l'énergie d'Ulm-Karlsruhe (CELEST) en Allemagne, s'est exprimé sur le sujet. Si certaines de ses remarques faisaient référence aux véhicules électriques du secteur automobile, ses propos pourraient aisément être étendus aux véhicules utilitaires et aux équipements industriels.

Dans la première partie de sa présentation, Fichtner s'est concentré sur l'évaluation des énergies et groupes motopropulseurs alternatifs. Il a expliqué que pour les équipements mobiles et les applications automobiles, il est important de se poser quelques questions clés afin de déterminer la solution la plus efficace.

« Par exemple, quelle est votre contribution à la réduction des gaz à effet de serre (GES) ? Et quel est le coût de cette réduction ? » a-t-il demandé. « Quelle est l'efficacité de la propulsion ? Alors, l'énergie renouvelable collectée est-elle directement acheminée vers les roues, plus ou moins, ou est-elle en grande partie transformée en chaleur inutile ? »

Fichtner a ajouté qu'il est également essentiel d'examiner l'approvisionnement en matières premières, car cela peut aider à déterminer la faisabilité de la construction d'une flotte de véhicules ou d'équipements. D'autres questions concernent le coût, la sécurité et la facilité d'utilisation.

Évaluation de la réduction des GES

Fichtner a déclaré que l’évaluation de la contribution d’une source d’énergie à la réduction des GES signifie regarder au-delà de chaque aspect de la source d’énergie.

« Vous faites ce qu’on appelle une analyse du cycle de vie, et cela comprend tout, depuis l’extraction des matières premières [en passant par] l’utilisation de la voiture jusqu’au stockage final ou au recyclage », a-t-il déclaré.

Dix camions électriques à pile à combustible Nikola Tre aux couleurs de l'entreprise de logistique californienne Biagi Bros. (Photo : Biagi Bros.)

Une telle analyse prend en compte la fabrication du châssis, l'entretien et la production de carburant ou d'électricité. Pour les véhicules à moteur à combustion interne (IC) et les véhicules hybrides rechargeables (VHR), la consommation de carburant joue un rôle important dans l'analyse. Pour les moteurs à combustion interne alimentés au gaz naturel ou au biogaz, le potentiel de réchauffement global (PRG) du méthane sur 20 ans est également un facteur, tout comme pour les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) alimentés à l'hydrogène gris, produit à partir de gaz naturel ou de méthane.

Pour les véhicules électriques à batterie (VEB), il faut tenir compte des émissions de GES liées à la fabrication des batteries. Pour les véhicules à pile à combustible (FCEV), l'analyse inclut la fabrication des réservoirs d'hydrogène.

En évaluant les émissions de GES du cycle de vie de tous ces types de véhicules via les données fournies par le Conseil international pour un transport propre (ICCT), Fichtner a déclaré que les variétés électriques, y compris les PHEV, offrent des émissions réduites par rapport à leurs homologues IC.

Mesuré en grammes d'équivalent CO2 par kilomètre (g CO2 eq/km), les véhicules à moteur à combustion interne tournaient autour de 250. Les PHEV tournaient autour de 200.

Les véhicules électriques à batterie (VEB) et les véhicules à pile à combustible (FCEV) ont été classés en deux groupes : ceux alimentés par les sources d'énergie ou de carburant actuelles et les véhicules du futur utilisant des sources d'énergie entièrement renouvelables. Les VEB actuels, par exemple, dépendent de l'électricité du réseau, produite en partie par des combustibles fossiles. Leurs émissions sont d'environ 90 g d'équivalent CO2/km, contre environ 50 g d'équivalent CO2/km pour les VEB potentiellement entièrement renouvelables.

Parallèlement, les véhicules à pile à combustible (FCEV) actuels sont souvent alimentés à l'hydrogène gris. Leurs émissions sont légèrement supérieures à 200 g CO2 eq/km, contre 60 à 70 g CO2 eq/km pour les FCEV qui pourraient fonctionner à l'hydrogène vert à l'avenir.

Fichtner a ajouté qu'il existe un débat sur la question de savoir si l'hydrogène vert présente un intérêt commercial.

En réalité, il n'existe pas d'hydrogène vert. Dans l'ensemble, le mélange est composé à plus de 99 % de sources fossiles, dont le méthane. En Allemagne, les stations-service sont principalement approvisionnées par une grande usine de Leuna, qui produit de l'hydrogène gris. Cela signifie donc qu'à l'heure actuelle, la voiture à pile à combustible ne contribue pas vraiment à l'amélioration du climat. Elle pourrait considérablement progresser si elle fonctionnait à l'hydrogène vert, mais nous devons d'abord y parvenir.

Comparaisons de l'efficacité des véhicules électriques

En examinant l'efficacité des véhicules tout au long de la chaîne d'approvisionnement et en comparant les véhicules électriques à batterie aux véhicules à pile à combustible, Fichtner a déclaré que les véhicules électriques à batterie sont les grands gagnants, avec un rendement d'environ 75 %. En effet, pour les véhicules électriques à batterie, la chaîne d'approvisionnement est relativement courte, ne comportant qu'une source d'énergie et le transport jusqu'au véhicule électrique, où cette énergie est stockée.

En comparaison, toutes les étapes de la chaîne d'approvisionnement nécessaires pour alimenter un véhicule à pile à combustible en hydrogène réduisent son efficacité globale. Selon Fichtner, ces étapes comprennent la collecte d'énergie, l'électrolyse, le nettoyage et le stockage du carburant, la pressurisation et le transport, le stockage en station-service, le refroidissement et la repressurisation, le ravitaillement du véhicule et les pertes inhérentes à l'efficacité de la pile à combustible elle-même.

« Globalement, j'arrive à un rendement de 18 à 20 % », a déclaré Fichtner à propos des FCEV. « Si l'on examine les études, on trouve souvent un chiffre de 30 ou 33 %. Si l'on examine attentivement leurs hypothèses, on constate qu'elles supposent généralement un scénario sans pression, sans pertes dues à la pression. Et elles négligent systématiquement les pertes à la station-service, pour une raison ou une autre, faute de chiffres publics. »

Défis du transport par camion H2

Fichtner a également abordé les différences de viabilité entre les véhicules électriques à batterie et les véhicules à pile à combustible pour le transport routier. Il a mis l'accent sur les besoins du secteur des transports.

« Ce qui compte vraiment dans leur activité, c'est que vous constaterez que le coût est un problème majeur », a-t-il déclaré, « en particulier le coût par kilomètre. »

En considérant cela, Fichtner a déclaré que selon le cabinet de conseil P3 Automotive, l'hydrogène vert ne deviendra compétitif en termes de coûts qu'en dessous de 4 à 5 euros (4,19 à 5,24 dollars) par kilogramme.

« Actuellement, en Allemagne, nous payons entre 16 et 17,75 euros par kilogramme », a-t-il expliqué. « C'est de l'hydrogène gris, subventionné ; il n'est pas taxé. »

La version longue portée du Volvo Trucks FH Electric sera commercialisée au cours du second semestre 2025. (Photo : Volvo Trucks)

Reprenant ses commentaires précédents sur la viabilité de l'hydrogène vert dans un avenir proche, Fichtner a exprimé des inquiétudes quant à l'atteinte du prix cible. Il a déclaré que pour atteindre ce coût, les coûts des électrolyseurs devraient être réduits d'environ 80 %, les coûts de l'électricité nécessaire à la production du carburant devraient diminuer d'environ 25 % et le rendement des électrolyseurs devrait s'améliorer d'environ 6 %. Il a également souligné que la concurrence des véhicules électriques à batterie s'intensifierait avec la baisse du coût des batteries.

Concernant l'hydrogène, Fichtner a déclaré : « Le principal avantage que j'entends toujours, c'est que l'on peut faire le plein rapidement. Peu importe. Car ceux qui conduisent ces camions disent : « OK, après 4,5 heures, notre chauffeur doit faire une pause d'une heure. » Pendant cette heure, je gare mon camion électrique devant une borne CCS standard de 350 kW. Je recharge suffisamment pendant cette heure pour pouvoir utiliser le créneau suivant. Donc, peu importe que votre camion se recharge en 15 minutes ou en 50 minutes. »

Fichtner a également noté des différences dans les coûts du carburant, dans lesquels les véhicules électriques semblent gagner sur l'hydrogène.

En utilisant du diesel comme point de départ, Fichtner a indiqué qu'un camion de 40 tonnes consommerait environ 0,45 euro/km (0,79 $/mile). De plus, citant des données de Nikola, il a précisé qu'un véhicule à pile à combustible (FCEV) circulant en Allemagne consommerait environ 1,40 euro/km (2,45 $/mile) d'hydrogène gris.

« À titre de comparaison, selon un récent test du Daimler eActros, un camion électrique à batterie de 40 tonnes consomme 90 kWh aux 100 km », a expliqué Fichtner. « Selon le tarif choisi, cela représente donc environ 0,35 à 0,55 euro/km (0,61 à 0,96 $/mile). »

Selon Fichtner, c’est pourquoi on voit de plus en plus de camions électrifiés sur les routes.

« On voit aussi davantage de camions à pile à combustible, mais le rapport entre les deux est d'environ 80 pour 1 », a-t-il déclaré. « Il y a 80 fois plus de camions électriques à batterie (EBV) nouvellement immatriculés que de camions à pile à combustible (FCEV). »

Construction terminée de deux stations de production et de ravitaillement en hydrogène pour le transport ferroviaire en Alberta. Les installations soutiendront la compagnie ferroviaire transnationale Canadien Pacifique Kansas City dans la modernisation de ses locomotives pour les équiper d'une pile à combustible.

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