Etude : Le développement de l'hydrogène s'accélère en France

En un document très lisible de 53 pages ponctuées de schémas, tableaux et autres visuels, Sia Partners communique les résultats de son analyse des tendances et faits marquants de l'année 2019 sur la filière hydrogène énergie en France. Un important volet est consacré à la mobilité. A ce sujet, le cabinet de conseil note un intérêt accru de ce produit pour l’alimentation des bus et des trains.

Jusqu’à ces quelques dernières années, l’hydrogène était principalement utilisé dans l’industrie pour des activités aussi diverses que, entre autres, le raffinage de produits pétroliers, la production d’ammoniac et de méthanol, l’hydrogénation d’huiles alimentaires. Le cabinet de conseil met au jour de nouveaux usages. En alignement de la production d’électricité et de chaleur industrielle, mais aussi de la réduction du minerai de fer : la production de substituts aux carburants pétroliers. Mais la mobilité H2 adopte le plus souvent l’architecture d’une motorisation électrique principalement alimentée par une pile à combustible qui transforme en électricité de l’hydrogène comprimé.

Sia Partners note que, si « la pénétration de l’hydrogène dans les transports est fortement dépendante des investissements réalisés pour l’infrastructure de distribution et l’amélioration des rendements de la PAC (limités aujourd’hui à 50%), tous les types de mobilité sont concernés, à des horizons plus ou moins proches ». Ce sont les voitures particulières, les utilitaires légers, les trains et les navires de transport de passagers sur lesquels les acteurs de la filière se sont déjà focalisés, en développant, testant et commercialisant à petites échelles des modèles à PAC H2. Dans moins de 10 ans, ces engins seraient présents en bien plus grand nombre. Dans un avenir proche, la priorité se déplacera sur les poids lourds (camions). Pour la transport de fret par bateau et l’aviation, il faudrait encore patienter jusqu’à l’horizon 2040.

2,5 millions de véhicules hydrogène d'ici 2030

« La deuxième génération de véhicules électriques à hydrogène est déjà en commercialisation. Elle devrait permettre de lancer ce marché encore largement dépendant de l’action gouvernementale et de quelques industriels clés », soulignent les rédacteurs de l’étude.

Entre 2020 et 2030, le parc mondial de véhicules H2 passerait d’environ 11.200 unités à plus de 2,5 millions. Pour les ravitailler, sont recensées aujourd’hui 376 stations (35 en France) dont le coût de construction varie de 200.000 à 300.000 euros pour les infrastructures d’avitaillement de petites tailles, à une fourchette de 1-2 millions d’euros pour les plus importantes. « Outre les conditions pour permettre la compétitivité économique et la baisse des coûts des véhicules, l’obstacle principal est l’établissement d’infrastructures qui doit s’accompagner de la mise en place d’une réglementation adaptée », plaide Sia Partners.

La chaîne de valeur de la mobilité hydrogène décarbonée

Le cabinet de conseil découpe en 5 parties la chaîne de valeur de la mobilité hydrogène décarbonée : Production d’électricité ou collecte de ressources primaires ; Production d’ hydrogène vert ou bleu selon les sources vues dans la partie précédente ; Stockage et transport ; Distribution ; Véhicules électriques à PAC H2.

Le développement de la mobilité hydrogène permet de grossir les rangs des acteurs de la filière, notamment ceux engagés dans la distribution du produit (Air Liquide, Total, Shell, Atawey, H2 Logic), la fourniture des piles à combustible (Ballard, Symbio, Plug Power, Johnson Matthey, Intelligent Energy) et la construction des véhicules (Honda, Hyundai, Toyota, Daimler, Renault, Michelin, Faurecia).

Sia Partners note l’absence de programme H2 dans des groupes majeurs : Volkswagen (en dépit de quelques brevets et d’un prototype), Ford, General Motors (malgré un historique fort dans l’hydrogène et un niveau technologique très élevé dans le domaine), Fiat-Chrysler (dépend désormais de PSA). En nouveaux groupes embarqués dans la mobilité H2 : BMW (petite série de VE à PAC H2 d’ici 2022 et modèle plus convaincant en 2025), PSA (utilitaire H2 en 2021 ?). 

Des avantages par rapport aux véhicules à batteries

Afin de justifier le développement de la mobilité hydrogène, Sia Partners met en avant les supériorités des modèles face aux électriques à baterries de traction : Autonomie de 800 kilomètres contre 300 en moyenne pour les VE classiques, ravitaillement en énergie d’une durée de 4-5 minutes (contre 1 à 10 heures), légèreté de la PAC (150 contre 300 kg pour une batterie), seulement du platine en matériaux rares (contre lithium, nickel, cobalt).

A améliorer : le rendement du puits à la roue (30% pour les VE à PAC H2, mais 70% pour ceux à batterie), et un réseau de ravitaillement en énergie pas assez développé à ce jour. « Cependant les avantages techniques de la pile à combustible permettent d’envisager un déploiement de la mobilité H2 pour les flottes captives et le transport lourd (camions, bus) », envisage le cabinet de conseil.

Bus H2

Globalement, concernant la mobilité H2, la France se situe parmi les territoires les plus engagés, aucôté de la Californie, de l’Allemagne, du Japon, de la Corée du Sud et de la Chine, avec une enveloppe annuelle de 50 millions d’euros attribuée pour financer des projets de mobilité et de production. Les objectifs de notre pays pour 2023 sont de 5.000 utilitaires légers, 200 véhicules lourds, et 100 stations d’avitaillement. « La France dispose début 2020 d’un nombre de stations important en comparaison du nombre modeste de véhicules hydrogène en circulation », juge Sia Partners.

En France, l’année 2019 a été marquée par la mise en service des premiers bus à hydrogène : 8 à Pau, 6 à Lens-Houdain, et 2 à Versailles. D’autres collectivités et syndicats de transport mènent des projets d’expérimentation. Pour 2020, des bus H2 sont ou seront testés : 2 dans le Grand Paris, 3 à Marseille-Fos-sur-Mer, 1 au Mans avec l’objectif d’en mettre ensuite 10 en exploitation, et 1 à Belfort-Montbéliard pour 19 qui seraient ensuite acquis. En 2021, les métropoles de Dijon et Lyon comptent respectivement intégrer 21 et 2 bus à PAC hydrogène. Suivront, avant fin 2023 : Toulouse (6-8 bus H2), Montpellier (21-51) et Châteauroux (6). Sans échéance, Auxerre et Chaumont ont programmé l’acquisition de 5 et 3 de ces engins. A partir de 2021, tous les projets listés ci-dessus sont lauréats de l’AAP Mobilité H2 opéré par l’Ademe.

De belles perspectives dans le ferroviaire

Si l’exploitation de l’hydrogène dans le transport maritime et fluvial se dessine, grâce au soutien financier de l’Union européenne qui permet à de nombreux acteurs français de se positionner sur ce marché, c’est le ferroviaire qui a actuellement le vent en poupe. Une rame à pile à combustible permet de s’affranchir de coûteux travaux d’électrification des lignes.



C’est la Chine qui a ouvert la voie dès 2017 en mettant en service un premier tram hydrogène à Tangshanen 2017. Huit autres engins de ce type ont commencé leurs rotations à Foshan en 2018. La même année, le Coradia ILint d’ Alstom est expérimenté en Allemagne avec l’objectif d’en lancer 91 exemplaires d’ici 2025. Ce train à hydrogène sera également évalué aux Pays-Bas et en Suède prochainement.

En France, une variante du ILint, développée pour accepter d’être alimenté par caténaire sur les parties électrifiés du réseau, sera mis en exploitation (14 unités) dès la fin de 2022. Cette année-là, le Royaume-Uni accueillera sur le sien les premiers exemplaires des 2500 trains diesel convertis à l’hydrogène : un programme qui devrait courir jusqu’en 2040. L’Autriche, le Japon et la Corée du Sud ont également des projets de mise en service de rames H2.

En savoir plus :

• Accéder à l'étude de Sia Partners