Montbéliard Présenté pour la première fois en France, le Mercedes Citaro à pile à combustible, ou bus à hydrogène, de CarPostal a fait le déplacement jusqu’au Salon du véhicule innovant qui s’est déroulé à Montbéliard du 13 au 15 septembre. Silence garanti à bord, et à l’extérieur, absence d’émissions de CO2 et conduite souple. Reportage à bord de l’un des cinq véhicules en exploitation par CarPostal depuis décembre 2011 à Brugg, en Suisse.
Chic, un bus à hydrogène! L’occasion est rare en France et elle a été offerte par l’opérateur CarPostal. Dans le cadre du projet européen Chic (Clean Hydrogen in European Cities), CarPostal exploite en effet une flotte de bus à hydrogène dans la ville de Brugg, en Suisse. L’un d’eux a été retiré du réseau le temps d’un week-end pour faire le déplacement côté français, à Montbéliard, à l’initiative de l’agglomération qui organisait la deuxième édition du Salon du véhicule innovant, du 13 au 15 septembre (voir notre encadré page 18). « Le bus à pile à combustible est une vitrine pour nous, CarPostal a la volonté d’être à la pointe de la recherche des technologies sur les énergies propres », explique Philippe Cina, responsable développement du marché international de l’opérateur suisse. Commencée en décembre 2011 pour une période de 5 ans, l’expérimentation de CarPostal au sein du programme Chic est réalisée dans des conditions réelles. « L’idée est de tester cette technologie en conditions d’exploitation pour favoriser l’émergence de cette énergie dans les transports publics et faire en sorte que notre secteur soit le premier à introduire à grande échelle un vaste réseau d’infrastructures pour l’hydrogène », résume de son côté, Nikoletta Seraidou, responsable de projet technologies chez CarPostal et VRP de la pile à combustible pour les bus jaunes. Car c’est là que le bât blesse: outre le coût des véhicules, cinq à six fois supérieur à celui des bus diesels classiques, l’investissement dans les stations de recharge pose le problème du coût du développement de ce réseau. Et pour l’amortir, rien d’étonnant à ce que l’on fasse appel à un certain nombre de partenaires, affichés sur le bus, qu’ils soient institutionnels (Office fédéral de l’énergie, Centre de recherche fédéral, Canton d’Argovie) ou privés (le fournisseur d’électricité et d’eau Carbagas, Mercedes-Benz).
Sur le parking du palais des expositions de Montbéliard, peu d’éléments distinguent le Citaro à pile à combustible (Citaro Fuel Cell Hybrid) de CarPostal d’un Citaro diesel. Seule différence extérieure: son toit, surélevé d’une dizaine de centimètres pour héberger le moteur du bus à hydrogène. « Toute la technologie est sur le toit, c’est d’ailleurs une tendance lourde dans le secteur afin de réaliser des planchers bas, quel que soit le type de propulsion », explique Nikoletta Seraidou. On y retrouve les 7 réservoirs à hydrogène d’une capacité de 35 kg, la batterie lithium-ion de 26 kWh et le système de pile à combustible, également appelé stack (ou module) de pile à combustible. Sous le capot arrière, on voit que le Citaro a été dimensionné pour accueillir l’équipement d’un moteur diesel, car les composants d’un bus à hydrogène requièrent moins d’espace. « On retrouve le système de refroidissement et les composants auxiliaires comme les compresseurs de freins, le chauffage ou encore le convertisseur alternateur. » Sur un véhicule nouvelle génération où le moteur, comme pour l’hydrogène, serait sur le toit, cela permet aux constructeurs de récupérer de l’espace pour l’habitacle. Sous le plancher, l’essieu arrière est un moteur roue, comme sur les trolleys, alimenté par la pile à combustible.
Si le bus est appelé à hydrogène, son fonctionnement est très proche des bus hydrides diesels. En effet, la batterie lithium-ion, stockée sur le toit, alimente elle aussi en électricité les moteurs roues de 120 kW et bénéficie d’un système de récupération de l’énergie dégagée au freinage. Mais plutôt que de générer son énergie électrique principale à partir d’un moteur diesel, le bus à hydrogène l’obtient à partir des piles à combustible et ne dégage aucune émission. « Les seules émissions de carbone de notre projet sont celles de notre station-service mobile d’hydrogène montée à bord d’une camionnette », souligne Nikoletta Seraidou mettant en avant d’autres avantages de la pile à combustible. « Si l’hybride diesel est plus répandu, c’est parce le procédé ne requiert pas d’investir dans des installations. Mais pour la pile à combustible, ce sont des éléments extrêmement simples, de l’eau et de l’hydrogène, et la production d’hydrogène coûte moins chère que celle des énergies fossiles. Avec 130 000 kWh par mois, une électricité certifiée verte, pour les cinq bus, c’est un volume que nous pouvons réduire davantage encore, nous y travaillons. »
Charles Kloetzli, conducteur CarPostal, ne conduit pas habituellement de bus hybrides ni de bus à hydrogène. « Pas de boîte de vitesse, la pression sur les pédales est la même, la prise en main est très facile, témoigne le conducteur. J’étais plutôt dubitatif au départ, j’aime bien sentir le moteur réagir lorsque j’appuie sur l’accélérateur, tout ce que fait un moteur diesel, reconnaît-il, et puis je me suis assez vite habitué, le bus ne fait aucun bruit, c’est un vrai plus, surtout en ville, pour les passagers comme pour le conducteur. » Au poste de conduite, rien ne distingue ce Citaro d’un autre, mis à part un rappel sur la hauteur du bus, des indicateurs de charge de la batterie à l’écran et deux signaux lumineux sur le côté gauche. Le rôle des deux indicateurs s’avère finalement très important et dévoile une particularité de ce bus qui reste encore un prototype. Ils signalent le délai d’attente d’une minute environ au démarrage et à l’extinction du moteur. « Il faut laisser le temps à l’hydrogène de parcourir le circuit jusqu’à la pile à combustible au démarrage, et d’en sortir au moment de couper le contact. » Si ce délai n’est pas respecté, le logiciel de gestion du véhicule se bloque, et là, tout se complique. C’est précisément ce qui s’est passé, sans conséquence sérieuse, le matin de la présentation… « Au jour le jour, avec le stress du planning à tenir, les passagers, etc., le conducteur ne peut pas toujours avoir le réflexe de ne pas enchaîner les gestes mécaniquement. » La solution: « bloquer automatiquement la clé de contact », ou bien, idéalement, résoudre ce problème sur les véhicules de série. Mis à part ce défaut de jeunesse, en circulation, c’est simple: on n’entend que le bruit de la ventilation et des pneus. De quoi donner du travail aux fabricants de pneumatiques et des revêtements des routes qui, du coup, apparaissent très bruyants.
CarPostal a investi dans une station de fabrication et de stockage d’hydrogène. Le cœur de l’installation est l’électrolyseur dans lequel l’eau est décomposée en oxygène et hydrogène avec du courant électrique. L’hydrogène obtenu est stocké sous forme gazeuse dans un réservoir à haute pression et permettra de recharger individuellement les bus. « L’électrolyseur produit assez d’hydrogène pour nos cinq bus, chacun effectuant de 180 à 250 km par jour avec une seule recharge de 15 à 17 kg d’hydrogène, effectuée en 6 à 10 minutes. » La recharge d’un bus s’effectue en 4 étapes: identification du véhicule sur le logiciel, mise à la terre, coupure du courant, puis ravitaillement par branchement avant d’enclencher le chargement sur la console. « Des échanges d’informations entre le bus et la station s’effectuent par infrarouge. Ils concernent les niveaux de température et de pression dans le réservoir à hydrogène du bus pour optimiser le temps de recharge. » Et ce, en toute sécurité, rappellent les responsables de CarPostal. Un domaine sensible, mais qui doit être déminé, si l’on peut dire, pour chasser de nos esprits l’idée d’un risque d’explosion. « L’hydrogène sous pression s’évacue en hauteur, tandis que le carburant se répand et enflamme le véhicule », explique Nikoletta Seraidou. Cependant, l’hydrogène doit être manipulé avec précaution parce qu’il est invisible et inodore. « Contrairement à une flamme, on ne ressent pas sa chaleur à proximité. Or, il est évidemment très chaud à son contact direct. » Il n’est pas toxique, et s’il se libère, il s’échappe en hauteur, pas d’explosion à craindre donc, « mais tout comme l’essence, il peut s’enflammer au contact d’une étincelle. »
Dans la pile à combustible, l’hydrogène et l’oxygène entrent en réaction de manière contrôlée dans une membrane d’échange ionique. Celle-ci permet au noyau d’hydrogène de passer facilement, mais elle retient les électrons convertis en électricité pour faire fonctionner les moteurs électriques. De son côté, l’hydrogène se lie à l’oxygène à la sortie de la membrane pour redevenir de l’eau. Cette réaction libère de la chaleur qui s’évacue alors sous forme de vapeur d’eau par un tuyau d’échappement situé sur le toit, à l’arrière du bus.