L'hydrogène vert distingué pour la mobilité durable

L'hydrogène vert distingué pour la mobilité durable
En effectuant des recherches, simulations, comparaisons et projections, le cabinet de conseil Carbone 4 présente la mobilité à hydrogène vert parmi les 3 meilleures solutions pour décarboner les transports lourds et légers.
 

Aujourd’hui et en 2030

Pour effectuer ses calculs, le cabinet indépendant spécialisé dans la stratégie bas carbone a évalué les progrès technologiques qui vont permettre de diminuer les consommations des véhicules thermiques et électriques, mais aussi ceux qui aboutiront à une énergie plus verte. Ainsi le développement de la production d’hydrogène par électrolyseur alimenté en énergies renouvelables pour faire fonctionner les véhicules électriques à PAC H2.

Face à cette solution, les blocs thermiques recevront un carburant contenant des teneurs plus élevées en biocarburants (essence SPE20 avec exploitation de la paille de blé, et gazole B10 chargé en déchets-résidus), le GNV fera une part de plus en plus importante au biogaz, et les électriques à batterie devraient bénéficier d’une électricité moins émissive en CO2. Carbone 4 estime par ailleurs que l’hybridation s’imposera dans les motorisations diesel, à essence, et au gaz naturel.
 

Bien placé en France

En France, la mobilité hydrogène pourrait arriver tout juste derrière le bioGNV et les électriques à batterie dans le classement des solutions efficaces pour décarboner les transports. A condition que l’hydrogène soit « produit par électrolyse ou par vaporeformage de biométhane avec une électricité décarbonée (réseau français ou renouvelable) ». Ce qui n’est pas le cas pour le reste de l’Europe, prévient Carbone 4 : « La décarbonation de l’électricité de réseau européenne n’est pas suffisante pour égaler la performance CO2 du véhicule électrique ou au bioGNV ».

Le cabinet de conseil détaille ses constats et projections pour différentes catégories de véhicules : voitures particulières (citadines et berlines, respectivement des segments B et D), utilitaires de type fourgon, autobus, et tracteurs routiers 40 tonnes. A noter cependant que l’hydrogène n’est pas mentionné pour les citadines, les constructeurs ayant pour l’instant fait le choix d’inclure cette solution à des modèles de catégories supérieures dont le prix sera en proportion moins impacté.
 

Voitures particulières

Concernant les voitures particulières, le cabinet de conseil envisage une consommation réelle qui devrait baisser de 1,3 à 1,2 kg d’hydrogène pour 100 km. Pesant 137 kg, l’équipement spécifique moyen inclura un réservoir d’une contenance de 6,3 kg. D’où des chiffres sur la balance relativement peu éloignés en comparaison avec des modèles à motorisation conventionnelle : 1.595 kg, contre 1.520 kg pour l’essence, 1.560 kg pour le diesel, 1.609 pour le GNV, et entre 1.731 et 1.791 pour les groupes motopropulseurs électrifiés (hybrides rechargeables et 100% électriques).

« Lorsque l’électrolyse est alimentée par un mix 100% énergie renouvelable, le gain d’émissions pour la production de l’hydrogène permet de venir au niveau de la voiture électrique à batterie », souligne Carbone 4. Et ce, en dépit de rejets en CO2 à l’usage 5 fois plus élevés pour la solution H2 : 44 contre 9  gCO2e/km. L’électrique à batterie paye les lourdes émissions générées à la fabrication du pack.
 

En chiffres

Selon les calculs du cabinet de conseil, le top 3 des émissions les plus basses est composé des berlines alimentées au biogaz (76 gCO2e/km), talonnées par les électriques à batterie (80 g) et celles embarquant une PAC et recevant exclusivement de l’hydrogène vert (86 g). A défaut, l’empreinte carbone de ces dernières grimperait à 112 g. Les modèles à motorisations diesel, GNC, et hybride rechargeable gazole/électricité suivent de loin, avec respectivement 271, 210 et 216 g.

Dix ans après, la berline à hydrogène vert se montrerait moins émissive que celle à batterie, tout en conservant une distance constante avec le bioGNV. Aujourd’hui, avec le mix européen utilisé pour la production d’hydrogène, la berline H2 pèse beaucoup plus lourd que le diesel : 312 contre 271 gCO2e/km. C’est pire encore en Allemagne : 426 g. Une situation qui ne devrait pas perdurer, modère Carbone 4 : « Les progrès les plus spectaculaires étant observés sur les véhicules H2 roulant à l’hydrogène car l’électricité de réseau est supposée se décarboner rapidement dans les 10 prochaines années, selon les projections énergétiques à disposition ».
 

Véhicules professionnels

Sur les utilitaires de type fourgon, face au diesel (386 gCO2e/km), les solutions les plus vertueuses en termes d’émissions de CO2 sont : les électriques à batterie (85 g), ceux à PAC H2 alimentés en hydrogène vert (101 g ; 140 g selon le mix français ; 394 g selon le mix européen ; 483 g en Allemagne), et les modèles gavés au bioGNV (101 g).



Avec des cumuls kilométriques relativement élevés - de l’ordre de 40.000 km -, des rotations quotidiennes moyennes d’environ 150 km, et des arrêt fréquents qui rendent très performante la récupération d’énergie aux freinages et lors des ralentissements, les autobus électriques sont clairement avantagés en France, qu’ils embarquent une batterie ou une PAC H2 alimentée en hydrogène vert.

Les émissions carbonées sont de 244 gCO2e/km pour l’électrique à batterie, 274 g avec PAC H2 vert (438 g avec le mix français ; 1.670 g selon le mix européen ; 2.372 g en Allemagne), 360 g pour le bioGNV, 1.189 g pour le GNV et 1.544 g pour le gazole. C’est du côté du fret que l’hydrogène vert coiffe toutes les autres solutions : 147 gCO2e/km (306 g avec le mix français), contre 156 g pour le bioGNV, 160 avec les électriques à batterie, 690 ou 841 avec le GNV (GNC/GNL), 903 pour le diesel.



 

Cas de l’hydrogène par vaporeformage du biométhane

Carbone 4 rappelle que le biométhane peut être exploité de 2 façons pour la mobilité : « Soit en tant que carburant gazeux que l’on brûle dans un moteur thermique, soit comme une énergie primaire que l’on peut transformer en hydrogène par vaporeformage ». Le cabinet déconseille cette seconde possibilité. Pourquoi ? La réponse en chiffres, d’abord avec les berlines : 86 gCO2e/km pour l’hydrogène vert par électrolyse, contre 107 g par vaporeformage du biométhane, et 76 g pour le biométhane utilisé comme bioGNV. Même observation avec les autobus : 274 gCO2e/km pour l’hydrogène vert par électrolyse, contre 377 g par vaporeformage du biométhane, et 360 g pour le biométhane utilisé directement comme bioGNV.

Ces mises en perspective veulent démontrer qu’il est préférable de consommer le biométhane comme bioGNV plutôt que de vouloir en obtenir de l’hydrogène pour la mobilité. Carbone 4 souligne également que l’exploitation de l’hydrogène dans la mobilité contribue à gérer l’intermittence des sources renouvelables d’énergie, et permet de lutter efficacement contre les diverses pollutions (bruit et oxydes d’azote en particulier).