Sans aides, le bus hydrogène revient actuellement deux fois plus cher qu’un modèle diesel en termes de coût total de possession. L’Ademe soutient l’émergence d’une offre de bus hydrogène avec l’objectif de rendre la filière autonome.
Le bus électrique à hydrogène est-il destiné à devenir le nouveau standard? Pour impulser cette technologie, la France a lancé en juin 2018 un ambitieux plan hydrogène. Doté d’une enveloppe budgétaire de 100 millions d’euros par an (sur une période de 5 ans), ce programme vise notamment à déployer des écosystèmes territoriaux de mobilité hydrogène, sur la base de flottes de véhicules professionnels avec l’introduction de 5 000 véhicules utilitaires légers et 200 véhicules lourds (bus, camions, TER, bateaux) ainsi que la construction de 100 stations, alimentées en hydrogène produit localement à horizon 2023. En 2028, les flottes devraient compter 20 000 à 50 000 véhicules utilitaires légers, 800 à 2 000 véhicules lourds et 400 à 1 000 stations. Pour faire le point sur le sujet, Bus&Car Connexion a demandé l’avis de deux experts de l’Ademe: Denis Benita, responsable véhicules lourds au sein du service transport, ainsi que Luc Bodineau, ingénieur spécialisé dans l’hydrogène au sein du service recherche et technologies avancées.
Denis Benita: Sur l’hydrogène, la filière bus est plus avancée que celle du camion, comme c’est le cas pour la plupart des autres énergies. Cela s’explique aisément par le fait que les transporteurs routiers hésitent toujours à investir s’ils n’ont pas de garantie du TCO, alors que pour le bus, la volonté politique peut l’emporter sur les aspects purement économiques. On l’a vu récemment avec la RATP, qui a décidé d’acheter massivement des bus électriques. On compte pour l’instant trois grandes expérimentations en bus hydrogène avec les réseaux de Pau, Versailles et Artois-Gohelle. En revanche, l’offre camion est inexistante en série, on ne trouve rien pour le moment sur le catalogue des constructeurs.
D. B.: Nous avons publié cette année une comparaison TCO de tous les modes alternatifs au diesel pour les catégorie bus et car. Pratiquement tous les modes, comme les hybrides, le gaz ou les bus électriques à batterie, s’avèrent déjà compétitifs par rapport aux bus diesel, avec un coût identique à 12 ans d’utilisation. Seuls les bus hydrogène présentent un TCO qui reste plus du double de celui d’un bus diesel. À Pau, le prix des véhicules est énorme. La ville a fait le choix d’un bus articulé très haut de gamme, mais il coûte 1,2 million d’euros pièce, comparé à 350 000 euros pour un modèle diesel. Le coût d’acquisition des véhicules est un vrai frein, sans compter l’investissement très élevé dans l’installation d’une station de production, si l’on part de zéro. À un moment donné, le prix des véhicules hydrogène deviendra compétitif, mais ce n’est pas pour tout de suite.
Luc Bodineau: En termes de TCO, d’autres études ont été réalisées pour les utilitaires. On remarque qu’il reste supérieur de 10 à 30 % à celui d’un véhicule diesel, en tenant compte des aides de l’Ademe, ce qui reste acceptable dans certains cas, où cette solution peut être privilégiée pour une question d’image. En revanche, il n’en va pas de même pour des véhicules plus lourds. Pour l’hydrogène, nous sommes effectivement au tout début de la courbe des coûts, et donc du prix d’acquisition et de fonctionnement. Il n’y a pas de verrou technique mais un effet coût, et le rôle des pouvoirs publics va consister à le faire baisser par un effet volume. Le plan hydrogène va permettre de donner de la visibilité aux industriels en termes de ligne de production. L’Ademe va accompagner les offres qui nous paraissent crédibles jusqu’à ce qu’elles puissent s’insérer sur le marché. Mais l’idée n’est pas de soutenir cette filière ad vitam aeternam. Elle devra trouver sa place, un peu comme les bus GNV au départ.
L. B.: D’un point de vue résistance et dispositif de sécurité, les éléments sont assez calés et maîtrisés, avec des tests du réservoir qui supportent 2,7 fois la puissance de service, ainsi que des tests de rupture à balle réelle. La difficulté va plutôt concerner la circulation des véhicules, qui pourront avoir des problèmes d’accès dans certaines zones, comme les tunnels ou l’accès à des zones industrielles renfermant des marchandises dangereuses. Les premières expérimentations permettront de se confronter au cadre de circulation.
D. B.: L’hydrogène a sa place, à condition de satisfaire aux trois recommandations de base, qui sont une production locale, faite au moyen d’une électrolyse dont l’énergie est fournie par de l’énergie renouvelable. Ce qui exclut les productions d’origine fossile ou nucléaire. La consommation doit aussi être locale, pour éviter de coûteux transports par camion ou par tube. Enfin, l’hydrogène doit être considéré comme un moyen de prolongation de la filière électrique. Le rendement de l’hydrogène est en effet moins bon que celui d’une batterie. Pour un même service rendu, il vaut mieux privilégier l’électrique à batterie, sauf pour certains cas comme les véhicules qui tournent en 3 x 8 ou qui ont besoin d’une recharge très rapide.
L. B.: Globalement, de la pale de l’éolienne jusqu’au pneu du véhicule, le rendement est d’environ 20 % pour l’hydrogène alors qu’il est de 70 % pour la batterie électrique seule. Mais dès que le véhicule dépasse 16 t, on commence à atteindre les limites car on perd de plus en plus de charge utile à cause du poids des batteries. D’un point de vue opérationnel, il peut sembler plus utile de faire circuler un peu moins de bus à hydrogène, plutôt que davantage de bus à batterie, qui devront se relayer faute d’autonomie suffisante. Ainsi, à Pau, il aurait fallu 10 bus à batteries pour rendre les mêmes services que les 8 bus à hydrogène qui ont été finalement retenus. Donc le rendement est moins bon, mais on gagne en flexibilité. Ce sera un calcul à effectuer au cas par cas.
D. B.: Il n’y aura pas une technologie qui s’imposera de manière unilatérale, on assistera plutôt à la cohabitation de plusieurs modes de motorisation, qui seront aussi déclinés en fonction des spécificités locales. Ainsi en Occitanie, où il y a beaucoup d’éthanol produit localement, on aura des solutions de transport avec ce type de carburant. Idem avec le biométhane à Lille par exemple. Concernant l’hydrogène, que ce soit à court et même à moyen terme, son usage sera cantonné à une utilisation locale, d’abord dans des véhicules lourds et des flottes captives. Pour des sites isolés, ce serait un moyen de stocker de l’énergie excédentaire produite par de l’énergie renouvelable. Mais je ne pense pas qu’il y ait un réseau de distribution qui soit du même type que celui du GNV, ou des recharges électriques.
L. B.: Il n’y a pas une énergie meilleure que les autres, mais plutôt des énergies qui s’adapteront aux usages et au système de distribution de chaque pays, ou de chaque région. En France il y a effectivement une très bonne infrastructure gaz, mais ce n’est pas le cas pour tous les pays. Le marché sera beaucoup moins monolithique que ce qu’il a été jusqu’à présent.
Un consortium de constructeurs, d’équipementiers et de distributeurs d’hydrogène réunis sous la bannière du projet H2Bus a indiqué lors du salon UITP de Stockholm, mi-juin, qu’il comptait déployer 1 000 bus à pile à combustible en Europe d’ici 2023. Il s’agit de bus produits par le constructeur nord-irlandais Wrightbus, associés aux équipementiers Ballard Power Systems (pour la fabrication des piles à combustibles), et d’Hexagon Composites (pour les réservoirs hydrogènes). Le norvégien Nel Hydrogen se chargera de la production d’hydrogène à partir d’énergie renouvelable, la distribution étant assurée par Ryse au Royaume-Uni et Everfuel pour le reste de l’Europe. Pour s’assurer d’une forte diffusion, ces partenaires tablent sur la commercialisation de trois modèles à des tarifs défiants toute concurrence, ceci grâce à une subvention de 40 millions d’euros allouée dans le cadre de Connecting Europe Facility (CEF), un programme européen de cofinancement des transports destiné à construire de nouvelles infrastructures.
Ainsi, le premier bus d’une longueur standard de 12 mètres sera proposé dès 2020 à 375 000 € pour une autonomie de 450 kilomètres. Un bus à double étage de 10,9 mètres sera proposé pour 410 000 € (autonomie de 310 km) et un bus articulé de 18 mètres, prévu pour 2022, à 465 000 euros (520 km d’autonomie). Le programme de financement européen permettra également d’abaisser le prix de vente de l’hydrogène entre cinq et sept euros par kilogramme (moitié prix du tarif à la pompe) avec des frais d’entretien de 30 centimes du kilomètre. Les 600 premiers bus sont destinés aux seuls marchés danois, letton et du Royaume-Uni. Les partenaires du projet entendent commercialiser 400 bus supplémentaires à destination d’autres pays européens d’ici à 2023, en visant essentiellement la Norvège, la Suède et l’Allemagne.
Le jeudi 27 juin, la région Auvergne – Rhône-Alpes a annoncé l’acquisition de trois rames de trains hybride à hydrogène appelés à circuler sur la ligne Clermont-Ferrand – Lyon en 2022. La ligne choisie, non électrifiée, est l’une des plus consommatrice en gasoil. Ce projet devrait s’assortir de la création d’une station de production d’hydrogène vert à Clermont-Ferrand. Les trains commandés, des Régiolis bimodes électrique-hydrogène prochainement construits par Alstom, pourraient commencer à rouler en 2022, avant une commercialisation en 2024. La région Occitanie qui veut devenir « la première région à énergie positive d’Europe » grâce à l’hydrogène, vient également de signer un protocole de commande de trois rames Régiolis à hydrogène. Ces rames seront réceptionnées d’ici 2022 et devraient circuler sur les lignes de (Toulouse) Montréjeau-Luchon et Carcassonne-Quillan. Enfin, le département de l’Yonne – région Bourgogne – Franche-Comté – est également candidat à l’expérimentation des premiers trains à hydrogène d’Alstom.
Une fuite et tout s’emballe. Lundi 10 juin, une station de ravitaillement en hydrogène a connu une explosion en Norvège. Il s’agit de la station Uno-X développée par le norvégien Nel Hydrogen, située à Sandvika Kjørbo dans la banlieue d’Oslo, et alimentée par de l’énergie solaire. L’incident n’a fort heureusement fait aucune victime sur place. En revanche le souffle de l’explosion a déclenché les airbags de deux voitures qui roulaient à proximité, faisant deux blessés légers. L’enquête diligentée par Nel Hydrogen indique qu’aucune unité de stockage du site n’a explosé. Selon les derniers éléments, l’incident a commencé par une fuite d’hydrogène provenant d’un bouchon mal monté sur l’un des réservoirs de l’unité de stockage haute pression. Cette fuite a créé un mélange d’hydrogène et d’air qui s’est enflammé. Par mesure de sécurité, les stations similaires ont été fermées, soit dix sites – dont 4 en Allemagne et 3 en Norvège (la totalité du réseau) – et Nel Hydrogen procédera à des aménagements pour éviter que le problème se reproduise. Les constructeurs Toyota et Hyundai, qui commercialisent des voitures avec cette technologie ont par conséquent gelé leurs livraisons en Norvège pour ne pas pénaliser de nouveaux clients. Le marché est, du reste, encore restreint puisqu’il ne concerne que 160 véhicules. Leurs propriétaires vont bénéficier de véhicules de remplacement.
« Cela ne change pas notre point de vue sur l’hydrogène, et il est important pour nous de signaler que les voitures à hydrogène sont au moins aussi sûres que les voitures ordinaires. Les réservoirs d’hydrogène eux-mêmes sont si robustes que vous pouvez leur tirer dessus avec une arme à feu sans qu’ils explosent », a indiqué Espen Olsen, à la tête de Toyota Norvège. Hyundai a fait des déclarations similaires. Si la sécurité des véhicules n’est pas remise en question, celle des infrastructures de ravitaillement peut poser certaines interrogations. « On aura des milliers de petites bombes à hydrogène un peu partout », déclare ainsi dans nos colonnes Marc Jedliczka, porte-parole de l’association négaWatt. Début juin, une usine à hydrogène située à Santa Clara, en Californie, a elle aussi fait l’objet d’une explosion, une fuite se serait produite lors du remplissage de la cuve d’un camion-citerne.
G. H.