EN L’hydrogène, incontournable pour parvenir à une mobilité zéro émission
Le véhicule à hydrogène (véhicule électrique à pile à combustible – FCEV) s’adapte parfaitement aux usages nécessitant un niveau de disponibilité important, le transport de charge lourde, une large autonomie et/ou un ravitaillement rapide.
Pas de révolution dans vos habitudes de conduite.
Le fonctionnement d’un véhicule à hydrogène est semblable aux véhicules d’aujourd’hui, dont on aurait remplacé le moteur par une pile à combustible.
Après un arrêt à la station, il vous suffit de brancher le véhicule à la pompe, le temps de ravitaillement et l’autonomie sont équivalents aux véhicules thermiques.
Une recharge rapide
Le ravitaillement est de l'ordre de 1 kg/min, soit :
- < 2 minutes pour un chariot élévateur,
- < 5 minutes pour un véhicule léger, soit l’équivalent d’un plein à l’essence ou au diesel.
- 15 minutes pour un bus (30 kg).
Le ravitaillement est normé selon le protocole SAE J2601 (ISO 19880-1).
Une autonomie comparable aux véhicules thermiques
Les véhicules électriques à pile à combustible ont une autonomie comparable aux véhicules d’aujourd’hui.
- Avec 5 à 6 kg d’hydrogène embarqué, les véhicules de tourisme ont une autonomie de l’ordre de 650 km.
- Les poids lourds nouvelle génération dotés d’une pile à combustible affichent une autonomie > 1000 km, selon l’étude de l’IEA.1
Zéro émission de CO2
L’utilisation de l’hydrogène décarboné comme vecteur énergétique pour la mobilité a des avantages pour le climat et la santé :
- les véhicules à hydrogène n’émettent ni gaz à effet de serre, ni polluant.
- sans nuisance sonore, ils émettent seulement de la vapeur d’eau par le pot d’échappement.
Des perspectives de développement importantes
Dans un monde où 24% des émissions de CO2 proviennent des transports² , et face aux objectifs de l’accord de Paris pour limiter la hausse des températures, il devient indispensable d’adopter des technologies à faibles émissions de carbone.
Au niveau mondial, européen ou national, les autorités ont des ambitions affirmées pour le déploiement de l’hydrogène bas carbone que ce soit pour les usages industriels et pour le marché de la mobilité. En 2022, une vingtaine de pays ont ainsi publié leurs feuilles de route énergie soit un investissement de près d’une centaine de milliards de dollars.
Un marché
à fort potentiel
Avec une croissance de 60% entre 2020 et 20221, la demande en hydrogène dans le secteur du transport est en forte croissance.
Déployer la mobilité hydrogène suppose de développer simultanément infrastructures et véhicules, c’est pourquoi développer des stations de ravitaillement hydrogène avec HRS représente un réel enjeu.
Un déploiement massif
de toutes les mobilités
89 000 véhicules FCEV étaient en circulation dans le monde en 2023 d’après l’Agence Internationale de l’Energie1.
L’ensemble des constructeurs automobiles se positionne. Hydrogen Council3 estime à 400 millions, le nombres de voitures en 2050, 15 à 20 millions de camions, 5 millions de bus avec un développement sur d’autres segments de la mobilité tels que le maritime, le ferroviaire et l’aérien.
Une forte croissance
des stations hydrogène
1160 stations de ravitaillement hydrogène sont en service en 2024 dans le monde4, dont 246 en Europe et au Moyen-Orient4. À l’horizon 2030, près de 1000 stations devraient couvrir le territoire français5 et plus de 600 stations pour la Corée du Sud et le Japon. D’ici à 2050, il est estimé que 90 000 stations H2 seront installées dans le monde6.
Un marché soutenu par les autorités locales, nationales et européennes
Si l’Europe soutient depuis des années le déploiement de la mobilité hydrogène, les ambitions affirmées en Juillet 2021, via le paquet climat « Fit for 55 », traduisent une volonté réelle d’accélérer et passer à l’échelle.
Afin de tendre vers les objectifs fixés par l’Accord de Paris en matière d’émissions de CO2, l’UE entend notamment :
- Fixer des objectifs minimaux de déploiement de stations de ravitaillement pour véhicules hydrogène (AFIR),
- Redéfinir le cadre global pour l’hydrogène renouvelable (RED III),
- Introduire un cadre pour la fiscalité de l’hydrogène (ETD),
- Développer les carburants durables pour le maritime et l’aérien (ReFuelEU Aviation, FuelEU Maritime).
En ligne avec les avancées au niveau européen, le plan hydrogène français de 7 milliards d’euros annoncé en 2020, traduit, lui aussi, la volonté des autorités de passer à l’échelle et entend développer une filière d’hydrogène vert en France. Les priorités concernent la décarbonation de l’industrie via l’émergence d’une filière française de l’électrolyse et le développement d’une mobilité lourde H2 bas carbone en un soutien à la recherche, l’innovation et le développement de compétences⁸.
En 2022, au travers du plan France 2030 présenté par Emmanuel Macron, c’est un investissement de 2.1 milliards d’euros supplémentaires, soit 9 millards d’euros, qui est annoncé pour soutenir le développement de la filière hydrogène en France.
En 2023, le Conseil européen adopte une législation prévoyant des objectifs de déploiement de stations : 1 station hydrogène tous les 200 km le long des routes principales de l’UE à l’horizon 20307.
En mars 2025, le gouvernement français publie la mise à jour de sa stratégie nationale hydrogène (SNH II) prenant acte des évolutions structurantes intervenues depuis 2020 sur une chaîne de valeur clé pour la réduction des émissions de dioxyde de carbone d’un ensemble d’industries lourdes et de modes de transports fortement émetteurs.
« Notre ambition est de faire de la France une grande nation de l’hydrogène, à la pointe des défis technologiques et industriels.
C’est le cap fixé par la stratégie nationale pour l’hydrogène, lancée en 2020 par le président de la République.
Notre objectif est d’accroître notre production d’énergie décarbonée en développant une filière industrielle souveraine. »
Sources : 1 IEA – Global Hydrogen Review 2022, 2 Ministère de la transition énergétique, 3 Hydrogen Council – Scaling up, 4 Hydrogen Council – Hydrogen Insights 2024, 5 France Hydrogène, 6 IEA – Net Zero by 2050, 7Conseil de l’Union Européenne, 8 Gouvernement Français
Questions fréquentes sur la mobilité hydrogène
Comment fonctionne le carburant hydrogène ?
Un véhicule fonctionnant à l’hydrogène est généralement équipé d’une pile à combustible.
Le véhicule à pile à combustible est un véhicule électrique qui produit sa propre électricité à bord.
Une fois le plein d’H2 réalisé à la borne de recharge, l’hydrogène est stocké dans les réservoirs du véhicule avant d’entrer dans la pile à combustible. A l’intérieur de la pile, l’H2 va réagir avec l’oxygène (O2) de l’air en créant de l’eau (H20), cette réaction produit de l’électricité qui va alimenter le moteur et la vapeur d’eau qui va être évacuée par l’échappement du véhicule.
Un véhicule alimenté par de l’hydrogène vert n’émet pas de CO2, ni de gaz à effet de serre.
Les constructeurs automobiles travaillent également sur le moteur à combustion interne hydrogène.
Existe-t-il des aides pour le déploiement de la mobilité hydrogène ?
Oui et il en existe plusieurs :
Pour le déploiement de véhicules :
- Les aides régionales et locales peuvent subventionner l’achat ou la location longue durée de véhicules hydrogène.
Pour le déploiement de stations de distribution d’hydrogène :
- L’offre de financement de la Banque des Territoires pour les acteurs publics ou privés ayant des projets remplissant plusieurs conditions. Elle propose ensuite 4 types de montage financier (co-financement, investissement direct, co-investissement minoritaire dans la société de projet, à hauteur de 20% à 49% et apport de quasi-fond propres).
- Les appels à projets européens comme celui lancé dans le cadre du programme Connecting Europe Facility, qui a dédié 1 milliard d’euro au déploiement des infrastructures d’approvisionnement en carburants alternatifs le long du réseau RTE-T
- Les appels à projets territoriaux de l’ADEME, qui ont permis de 2018 à 2023 à accompagner le développement d’infrastructures hydrogène, 91% de ces projets soutenus portent sur le secteur du transport.
- Les appels à projets Vallées Hydrogène, comme IMAGhyNE en région AURA, où un budget de 20 M€ a été alloué.
Les avantages de la pile à combustible hydrogène ?
Les piles à combustible hydrogène sont connues pour leur efficacité énergétique. Elles peuvent convertir directement la molécule d’hydrogène en électricité.
L’un de ses principaux avantages est la production d’électricité sans émissions nocives. Lorsque l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’air dans la pile, elle rejette uniquement de l’eau. Cela en fait une technologie propre, ne contribuant pas aux émissions de gaz à effet de serre. De plus, la pile à combustible permet d’alimenter des véhicules silencieux qui n’émettent pas de vibration à l’usage.
Enfin, la pile présente l’avantage d’être performante en conditions extrêmes de froid, de haute altitude et de raréfaction de l’air – comme en témoigne, par exemple, le record d’endurance réalisé avec un Hyundai Nexo pendant 6 heures à 2200 m d’altitude en Décembre 2021. Des versions « hydrogène » des chasse-neiges et dameuses se développent également pour réduire l’empreinte carbone des stations de sport d’hiver.
Pourquoi utiliser de l’hydrogène pour la mobilité ?
L’hydrogène est un puissant vecteur énergétique, il possède une importante densité d’énergie : 1 kg d’hydrogène équivaut à 3 kg d’essence.
L’H2 est plus couramment connu à l’état gazeux pour la mobilité. Etant léger et peu dense, il est comprimé pour être utilisé, communément à 700 bar pour les véhicules légers et à 350 bar pour la mobilité lourde.
L’hydrogène liquide a également des atouts pour la mobilité, car sous cet état, 1 kg d’hydrogène équivaut à 4 kg d’essence, en revanche, liquéfier l’H2 revient à le refroidir et le stocker en dessous de son point de condensation, à -253°C.
Qu’est-ce qu’un véhicule à Très Faibles Émissions (TFE) ?
C’est un véhicule de moins de 3 tonnes (voiture ou camionnette) dont les émissions de gaz à effet de serre sont égales ou inférieures à 60 grammes par kilomètres de CO2 et si sa source d’énergie fait partie de cette liste : Électricité (EL), Hydrogène (H2), Hydrogène-Électricité Rechargeable (HE), Hydrogène-Électricité Non-Rechargeable (HH) et Air Comprimé (AC).
L’État Français a notamment mis en place une obligation de verdissement des flottes supérieures à 20 véhicules, qui devront compter 50% de bus à TFE dès 2025 et 40% de VL et VUL à TFE dès 2030.
L’Union Européenne a mis en place un nouveau règlement relatif aux émissions de CO2 des voitures particulières neuves, des véhicules utilitaires légers neufs ainsi que les véhicules utilitaires lourds neufs. D’ici 2035, une interdiction complète des ventes de véhicules légers et VUL thermiques neufs sera mise en place. Pour les véhicules lourds, le règlement fixe 90% de réduction des émissions de CO2 à partir de 2040.
Qu’est-ce qu’un véhicule rétrofit ?
Un véhicule rétrofit est un véhicule thermique sur lequel on a changé le moteur et le réservoir pour les remplacer par un moteur électrique et une batterie ou une pile à combustible hydrogène et un réservoir adapté pour stocker de l’hydrogène.
Ce principe permet de convertir un véhicule à moteur thermique existant pour qu’il soit compatible avec l’hydrogène, sans nécessiter de modifications majeures. Cela offre l’avantage de prolonger la durée de vie des véhicules déjà en circulation tout en les transformant en véhicules zéro émission.
Il existe sur le marché des véhicules retrofités hydrogène tels que des camions, des autocars et bus, des bateaux, des dameuses…
Quelle différence entre la pile à combustible et le moteur à combustion interne hydrogène ?
La principale différence entre la pile à combustible et le moteur à combustion hydrogène réside dans le processus d’utilisation de l’hydrogène.
Une pile à combustible convertit l’hydrogène et l’oxygène en électricité et en eau. Cette électricité peut ensuite être utilisée pour alimenter un moteur électrique qui propulse le véhicule.
Le principe du moteur à combustion interne, est de mélanger l’hydrogène avec de l’air dans une chambre de combustion, puis il est enflammé pour créer une explosion contrôlée. L’explosion génère de l’énergie mécanique qui est convertie en mouvement, propulsant ainsi le véhicule.
L’architecture d’un moteur à combustion hydrogène est similaire au moteur thermique.
Quelle est la différence entre un véhicule électrique et un véhicule hydrogène ?
Le véhicule hydrogène est un véhicule électrique.
Les véhicules à batterie (BEV) sont alimentés par des bornes de recharge raccordées aux réseaux d’électricité ;
Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) convertissent l’H2 en électricité à bord.
La différence principale entre un véhicule électrique et un véhicule hydrogène réside dans la manière dont ils stockent et utilisent l’énergie. Les véhicules électriques utilisent des batteries pour stocker l’électricité, tandis que les véhicules hydrogène utilisent des réservoirs pour le stocker et des piles à combustible pour produire l’électricité. Les véhicules électriques nécessitent des temps de recharge plus longs, tandis que les véhicules hydrogène offrent des temps de ravitaillement similaires à ceux des véhicules à essence.
Les technologies sont complémentaires.
Le recours à l’hydrogène pour la mobilité permet d’accroitre les performances en terme d’autonomie (500 à 700 km) et de réduire le temps de recharge (de l’ordre de 5 minutes pour un véhicule léger). Le véhicule FCEV convient donc parfaitement à un usage intensif et continu. Le véhicule BEV peut être adapté aux véhicules légers pour effectuer de courts trajets avec la possibilité de se recharger sans contrainte de temps.
Des véhicules hybrides hydrogène-électriques sont disponibles sur le marché : équipés à la fois d’une batterie et d’une pile à combustible, ils bénéficient d’un système de recharge par une source d’alimentation électrique, tout en cumulant les avantages de l’hydrogène.
Pour en savoir plus sur les avantages de l’H2 pour la mobilité, cliquez ici
Quels sont les avantages de la solution hydrogène pour les transports ?
L’utilisation de l’hydrogène comme carburant dans les véhicules permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques. Lorsqu’il est utilisé dans une pile à combustible, l’hydrogène génère de l’électricité et n’émet que de l’eau. Il contribue ainsi à améliorer la qualité de l’air et à lutter contre le changement climatique.
L’hydrogène peut être utilisé pour tous les véhicules (voitures, bus, camion, train, avion, engins, bateaux, etc.).
Les véhicules à hydrogène offrent une autonomie similaire à celle des véhicules thermiques. De plus, le ravitaillement en hydrogène peut être aussi rapide que celui d’un véhicule essence, prenant seulement quelques minutes pour remplir le réservoir, ce sont deux points différenciants par rapport aux véhicules électriques à batterie.
Enfin, l’utilisation de l’hydrogène décarboné permet de réduire la dépendance aux carburants fossiles, contribuant ainsi à la sécurité énergétique et à la diversification des sources d’énergie.
FR