Transition énergétique : quel mix entre batteries et hydrogène ?

Les progrès récemment accomplis dans le domaine des batteries constituent une rupture technologique significative. Cependant les allures de marche triomphale parfois prêtées à l’évolution du véhicule à batterie sont prématurées. Des technologies basées sur l’hydrogène, à la fois rivales et complémentaires, peuvent notamment jouer un rôle majeur dans la mobilité et le stockage de l’énergie. Et il n’est pas sûr que le plus grand potentiel de disruption de l’hydrogène se limite à ces applications énergétiques.

 

1. Les avancées récentes de l’hydrogène-énergie 

1.1. Les capacités de production d’hydrogène vert augmentent

De nouveaux projets explorant le potentiel industriel de l’hydrogène-énergie continuent d’être lancés¹. Parmi les plus ambitieux en Europe, le projet d’hydrogène vert NortH2 à Eemshaven en Hollande, qui prévoit dans un premier temps de mettre à l’étude la production d’hydrogène à partir de l’énergie fatale générée par un nouveau parc d’éoliennes.

La construction de grands électrolyseurs, avec l’infrastructure de distribution associée, constitue certainement l’un des grands axe de l’argumentaire pro-hydrogène dominant. Les sociétés AREVA H2GEN (France) et Hydrogenics (Canada) s’inscrivent exactement dans ce créneau. Les électrolyseurs fonctionnement bien sûr aussi avec de l’électricité produite par une centrale nucléaire. EDF² compte appliquer ce principe³.

 

1.2. Le stockage révolutionné par de nouvelles technologies

Dans le domaine du stockage, les entreprises européennes se montrent innovantes : 

• Stockage solide : créée en  2008, la société française McPhy⁴ a levé 6,9 M d’euros en bourse en 2019. Elle commercialise des systèmes de production et de stockage solide d’hydrogène. Le stockage s’opère à base d’hydrure de magnésium.
• Stockage liquide : la piste LOHC⁵ est notamment explorée par l’entreprise Covalion⁶. La société allemande Hydrogenious a de son côté levé 17 M d’euros en 2019 pour poursuivre l’industrialisation et le passage à l’échelle de sa technologie LOHC.

 

1.3. Les défis de la mobilité hydrogène

Les avantages des véhicules à hydrogène résident dans leur autonomie et dans la rapidité de leur recharge ; cependant le réseau de recharge est peu développé. Ces véhicules n’émettent pas de gaz à effet de serre à condition d’être alimentés avec de l’hydrogène vert, lui aussi peu disponible. Le rendement énergétique souffre du besoin de comprimer l’hydrogène. Enfin les piles à combustible standard restent très coûteuses car elles utilisent du platine. Dans l’ensemble, les véhicules à hydrogène ne sont actuellement pas compétitifs avec les véhicules à batterie. Rien de neuf de ce point de vue, donc.

En raison de la densité énergétique élevée de l’hydrogène, les meilleures perspectives pour les véhicules à hydrogène résident dans la mobilité lourde : trains, autocars, bus, vans, cross-over. Une étude allemande récente portant sur le coût de l’infrastructure de la mobilité-hydrogène suggère par ailleurs que pour de longues distances en conduite autonome, le véhicule à hydrogène apportera une performance supérieure au véhicule à batterie. Le véhicule à hydrogène serait complémentaire du véhicule à batterie et il n’y aurait pas à choisir entre le développement de l’infrastructure de la mobilité-batterie ou de la mobilité-hydrogène : pour atteindre les objectifs de mobilité verte, il faudrait selon cette étude construire les deux.

 

2. L’avance du véhicule électrique à batterie

2.1. Les batteries ont beaucoup gagné en performance

Source :  Renault & SIA (2016)

Les gains de performance des batteries Lithium-ion permettent déjà une autonomie de 600 km en conditions favorables, et l’avenir devrait apporter des gains supplémentaires. Tesla annonce des batteries à durée de vie supérieure à 1,6 M de km. 

 

2.2. Les véhicules à batterie bénéficient actuellement d’un meilleur appui politique en France 

En France, le dispositif national de bonus écologique favorise les véhicules électriques par rapport aux véhicules hybrides. Seules certaines régions proposent des dispositifs catégoriels pour subventionner les véhicules à hydrogène.

Rappelons brièvement les objectifs de la politique environnementale européenne, ainsi que quelques-unes des mesures adoptées pour leur réalisation : 

2017 : début de l’entrée en vigueur de la nouvelle norme d’homologation de véhicules WLTP⁷, plus exigeante.

2020 : nouvelle norme européenne d’émissions de CO2 de 95 g/km en moyenne, applicable pour 95% des véhicules particuliers vendus par tous les constructeurs au sein de l’UE, avec une pénalité de 95€ par gramme excédentaire et par véhicule vendu. 

2021 : la norme s’applique à 100% des véhicules particuliers et utilitaires (147 g/km)

2030 : objectif de réduction des émissions de CO2 de 37,5% par rapport à 2020.

2040 : interdiction des ventes de véhicules à moteur thermique.

 

2.3. La partie n’est pas gagnée pour autant pour les véhicules à batterie 

Le décollage commercial et la viabilité économique hors subventions du véhicule à batterie ne sont pas confirmés. L’année 2020 pourrait être décisive de ce point de vue. L’un des obstacles réside dans la méfiance des consommateurs vis-à-vis de la performance des véhicules à batterie en matière d’autonomie, de comportement dans des conditions de froid, de temps de recharge.

L’industrie automobile est par ailleurs déjà fragilisée dans un contexte de guerre commerciale globale et de choc épidémique causé par le virus covid-19⁸. Si les constructeurs européens ne parvenaient pas à atteindre l’objectif annuel de réduction des émissions, le montant des amendes est susceptible d’atteindre des dizaines de milliards d’euros. De quoi couler plusieurs groupes industriels. Cette perspective pourrait donner à réfléchir aux autorités des pays européens.

Enfin, les émissions ne sont que nominalement nulles si le système de production d’électricité émet du CO2.

3. Penser la mobilité verte en-dehors du cadre établi

3.1. Les limites des leviers d’action politiques

Les scénarios de mobilité verte se présentent en général comme des combinaisons, à parts variables, entre véhicules à batterie et véhicules à hydrogène. L’un des facteurs décisifs de ces scénarios sont les leviers politiques adoptés pour favoriser l’adoption de technologies vertes à l’horizon 2050. Mais nous avons vu que si le pouvoir politique peut rendre un choix technologique prohibitif, il est moins évident pour lui de rendre une technologie économiquement viable dans la durée. Le choix par un centre politique de la technologie à adopter par les acteurs industriels n’est pas à l’abri de l’erreur. Certes, les industriels sont exposés au même risque. Néanmoins il y a une différence, qui est que les industriels livrés à leurs propres calculs ne vont sans doute jamais tous se planter en même temps.

 

3.2. Le problème du timing industriel

Un aspect important du problème est celui du timing. Subventionner le véhicule à batterie, ou décréter la fin du véhicule diesel, voire du véhicule thermique, c’est aussi une question de gestion des technologies dans le temps. Des technologies, et de tout ce qu’il y a derrière en terme d’investissements dans des compétences industrielles. Le risque d’erreur de timing industriel est un problème crucial.

 

3.3. Les bénéfices oubliés d’une exploration technologique guidée par une logique de marché

Depuis au moins le rapport Brundtland de 1987, les politiques environnementales sont fondées sur l’idée que le marché est incapable d’intégrer les besoins de la protection de l’environnement. Loin de nous de vouloir nier la nécessité de réguler l’activité industrielle. Cependant le fait de décréter des choix technologiques peut conduire à ne plus chercher dans d’autres directions.

 

Conclusion : 2020 année charnière pour la mobilité verte

L’année 2020 est perçue par de nombreux acteurs et observateurs comme une année charnière pour le secteur de la mobilité. Les nouvelles normes environnementales n’y sont pas pour rien. Soit le véhicule électrique va massivement décoller, soit la politique adoptée par les pays de l’Union Européenne se retrouvera dans une impasse. Pour en sortir, l’adoption d’un point de vue systémique élargi sera indispensable.