L'hydrogène, voie privilégiée pour la décarbonation

30/03/2021 Mathieu Rabechault, Jean Liou et Taimaz Szirniks

Sur rails, sur route ou dans les airs, l'hydrogène constitue une piste majeure pour réduire l'empreinte carbone des transports qui représentent le quart des émissions mondiales. Mais les technologies pour en faire le carburant du futur ne sont pas toutes au même stade de maturité.

L'hydrogène pourrait s'imposer dans le transport de marchandises à la place du diesel : il permet une recharge rapide, promet une autonomie importante, un poids limité, et un accès aux centres villes.  Hyundai a déjà livré ses premiers prototypes tandis que Toyota, GM ou encore Traton (Volkswagen) accélèrent le développement de leurs modèles. L'impatience des investisseurs est telle que la start-up américaine Nikola avait emballé la Bourse avec sa promesse d'un camion à hydrogène avant de reconnaître que ses avancées avaient été exagérées.

Rail : un prototype français en 2023

Le train à hydrogène est également considéré comme une bonne option alternative au diesel pour circuler sur les lignes non électrifiées, pour peu que soient mises en place des filières d'approvisionnement "vertes" en carburant. Le constructeur ferroviaire français Alstom a fait circuler un prototype de train à hydrogène en Allemagne à l'automne 2018, et en est maintenant à la phase de fabrication. 

La mise au point du modèle français a pris du retard mais un contrat doit être signé très prochainement avec la SNCF et quatre régions pionnières. L'objectif est d'avoir des prototypes sur les rails en 2023, et des circulations sur des lignes pilotes en 2024-25 en Auvergne-Rhône-Alpes, Bourgogne-Franche-Comté, Grand Est et Occitanie.

Les avions aussi

Le secteur aérien mise beaucoup sur l'hydrogène pour diviser par deux d'ici à 2050 ses émissions par rapport à 2005 comme il s'y est engagé. Deux voies sont étudiées pour l'utiliser : comme carburant directement dans le réacteur (ce qui suppose de lever des barrières technologiques et d'importantes modifications du design des avions) ou pour produire un carburant d'aviation durable appelé électro-fuel ou (e-fuel).

La combustion de l'hydrogène directement dans le moteur ne dégage que de la vapeur d'eau. Pour l'utiliser, les réacteurs ne devront être que peu modifiés mais il faut totalement repenser les circuits d'acheminement et la forme de l'avion lui-même dans la mesure où l'hydrogène, même à - 253 °C, nécessite quatre fois plus d'espace de stockage que le kérosène. Airbus a fait de l'avion à hydrogène un "axe stratégique prioritaire", table sur une entrée en service en 2035 et planche déjà sur trois concepts. La France, qui a adopté ce calendrier pour un "avion vert", a engagé 1,5 milliard d'euros d'ici à 2022 pour développer les technologies nécessaires.

Moins révolutionnaire mais sans doute plus rapide à mettre en œuvre, l'autre utilisation de l'hydrogène consiste à l'associer avec du CO2 capté dans l'atmosphère pour produire un carburant de synthèse qui n'exige pas de modification des moteurs. Cette voie est privilégiée par le centre allemand de recherches aérospatiales (DLR) et par Boeing. Mais le secteur aérien "ne peut se payer le luxe de n'envisager qu'une seule solution", insiste Sheila Remes, chargée du développement durable au sein de l'avionneur américain.

Sur le terrain

Conscient des enjeux portés par cette filière, le ministre de l'Économie, Bruno Le Maire "espère" que McPhy, une entreprise française spécialisée dans la production et le stockage d'hydrogène, choisira "dans les mois de s'installer à Belfort pour implanter son usine d’électrolyseurs". Celle-ci pourrait ainsi y créer "300 emplois dans un premier temps, et jusqu’à 750 d’ici 2030", relève-t-il, voyant "pour Belfort et tout son territoire, une garantie majeure d’être pilote en matière de développement de l’activité hydrogène en France".

"L’hydrogène est pour Belfort une des activités les plus prometteuses pour les décennies à venir", assène le ministre qui rappelle que le gouvernement a "fait le choix de l’hydrogène" en investissant "sept milliards d’euros sur cette énergie dont deux milliards d’euros qui seront décaissés d’ici 2022".