Pourquoi Toyota et GM lancent les voitures à pile à combustible sur le marché

Les véhicules à hydrogène sont hors de la scène depuis des années, mais ils sont sur le point de faire un retour surprenant. Toyota annonce qu'elle dévoilera une berline à pile à combustible à hydrogène plus tard cette année qui sera mise en vente en 2015; plusieurs autres constructeurs automobiles, quant à eux, ont annoncé des partenariats pour commercialiser la technologie (voir Ford, Daimler et Nissan Commit to Fuel Cells), dont GM et Honda, qui ont annoncé une telle collaboration cette semaine.

Prototype cher : Toyota dit qu'il est sur le point de sortir un véhicule à pile à combustible qui coûte un vingtième de ce véhicule d'essai.

Alors que de nombreux défis restent à relever pour les véhicules à hydrogène, ces dernières années, les chercheurs ont apporté de grandes améliorations à la technologie souvent décriée, notamment en réduisant considérablement son coût. En conséquence, les véhicules à pile à combustible semblent prêts à jouer un rôle important dans le respect des réglementations ambitieuses sur les émissions des véhicules, en particulier dans des endroits comme la Californie.

GM, Toyota et quelques autres constructeurs automobiles ont fait un excellent travail. Les piles à combustible sont sur le point d'être viables, plus près que la plupart des gens ne le pensent, selon Brett Smith , co-directeur de la fabrication, de l'ingénierie et de la technologie au Center for Automotive Research, une organisation à but non lucratif à Ann Arbor, Michigan.

Les véhicules à pile à combustible étaient autrefois le chouchou de l'administration Bush – le président Bush a demandé un financement de 1,2 milliard de dollars pour la technologie dans son discours sur l'état de l'Union de 2003. Elles n'émettent que de la vapeur d'eau et pourraient être aussi pratiques que les voitures conventionnelles, puisqu'elles peuvent être ravitaillées dans le temps qu'il faut pour remplir un réservoir d'essence et ont une autonomie similaire. Mais les véhicules à pile à combustible se sont avérés extrêmement coûteux et nécessiteraient un investissement massif dans des stations-service à hydrogène pour être pratiques. Des questions se sont également posées sur le respect de l'environnement des véhicules à pile à combustible à hydrogène : alors que les voitures elles-mêmes n'émettent pas de dioxyde de carbone, l'hydrogène est produit à partir de gaz naturel, un combustible fossile, dans le cadre d'un processus qui libère de grandes quantités de dioxyde de carbone. . L'hydrogène peut également être fabriqué à l'aide de l'énergie solaire et éolienne, mais ce processus est inefficace et coûteux.

Au fur et à mesure que les défis avec la technologie sont devenus plus apparents, l'intérêt a diminué (voir Hype about Hydrogen ), et Bush a commencé à mettre l'accent sur les biocarburants à la place. En 2009, l'administration Obama a réduit le financement de la R&D sur les véhicules à pile à combustible. Le secrétaire à l'énergie de l'époque, Steven Chu, a déclaré qu'il faudrait un miracle pour que les véhicules à pile à combustible réussissent. (En fait, il a dit qu'il en faudrait quatre. Voir Q&R : Steven Chu.)

Mais des miracles se produisent. Depuis 2009, les coûts liés aux véhicules à pile à combustible ont baissé. Les prototypes que GM et Toyota ont construits il y a quelques années ont coûté bien plus d'un million de dollars chacun. Maintenant, Toyota dit que son objectif est de vendre sa berline à pile à combustible pour moins de 100 000 $. Les coûts ont chuté alors que Toyota a trouvé des moyens de réduire le nombre de pièces dans son système de pile à combustible et de diminuer la quantité de platine coûteux nécessaire. La société affirme qu'elle exerce une forte pression sur la R&D pour la technologie de fabrication, entre autres, afin de réduire encore plus les coûts avant le lancement de 2015.

Chris Hostetter , vice-président de la planification stratégique chez Toyota Motor Sales, USA, affirme que la berline pourrait coûter aussi peu que 50 000 $, ce qui la rendrait moins chère que le véhicule électrique Model S de Tesla, qui a une autonomie similaire (d'autres véhicules électriques sont moins chers, mais nécessitent recharges fréquentes). Nous pouvons surprendre les gens avec les progrès que nous avons réalisés, dit Hostetter.

Les coûts ont baissé à un rythme assez régulier, selon Daniel Sperling , directeur de l'Institute for Transportation Studies de l'Université de Californie à Davis et membre de l'Air Resources Board de Californie, qui supervise la réglementation des émissions des véhicules. La plupart des gens dans l'industrie automobile pensent qu'une fois dans la production à grande échelle, le coût ne sera plus un obstacle.

Un examen attentif des émissions des technologies concurrentes telles que les véhicules électriques et les voitures conventionnelles montre que les voitures à pile à combustible présentent des avantages environnementaux importants, même lorsque l'hydrogène est fabriqué à partir de gaz naturel. En mai, le département américain de l'Énergie a publié son analyse la plus récente des émissions totales de dioxyde de carbone attendues des véhicules à pile à combustible en 2035, y compris les émissions associées à la fabrication d'hydrogène à partir de gaz naturel, à sa compression et à son transport. L'analyse montre que les voitures émettront moins de la moitié de la quantité de dioxyde de carbone que les véhicules à essence conventionnels émettent actuellement. Ils libéreraient également moins de dioxyde de carbone que les véhicules électriques lorsque les véhicules électriques sont chargés dans certaines régions des États-Unis qui dépendent fortement de l'énergie au charbon. Cependant, les véhicules électriques ont meilleure apparence dans des endroits comme la Californie - qui utilise peu de charbon - et dans un futur hypothétique lorsqu'ils sont chargés exclusivement avec des sources telles que l'énergie éolienne et solaire.

Les véhicules à pile à combustible pourraient également être une aubaine pour les énergies renouvelables en aidant à remédier à leur intermittence. Une option envisagée en Allemagne consiste à utiliser l'excès d'énergie éolienne générée la nuit, lorsque la demande est faible, pour électrolyser l'eau, produisant de l'hydrogène (voir L'hydrogène pourrait être la clé des plans énergétiques allemands). Sperling dit que l'utilisation de l'hydrogène comme moyen de stocker l'excès d'énergie renouvelable est logique. Il note également qu'il existe d'autres voies prometteuses pour la production d'hydrogène à faible teneur en carbone en cours de développement, telles que des usines d'ingénierie pour produire directement de l'hydrogène à partir de la lumière du soleil, bien que celles-ci en soient aux premiers stades de développement.

Mais le plus grand défi pour les véhicules à pile à combustible reste le manque de stations-service à hydrogène. Contrairement aux véhicules électriques, qui peuvent être rechargés à domicile, les véhicules à hydrogène nécessiteront un réseau de stations-service. Certains suggèrent que même quelques stations-service dans une ville suffiraient à encourager les gens à acheter les véhicules, mais Smith est sceptique. S'il n'y avait que quatre stations-service en ville, dit-il, les conducteurs pourraient avoir besoin de 10 à 15 minutes pour faire le plein. Je ne ferai pas ça quand je sais qu'il y a une station-service à chaque coin de rue, dit-il.

Les constructeurs automobiles sont bien conscients de cet écueil potentiel. Toyota travaille actuellement avec les gouvernements et les entreprises dans le but d'installer davantage de stations de ravitaillement en hydrogène avant de commencer à vendre ses véhicules à pile à combustible. L'infrastructure est quelque chose qui nous inquiète, déclare Hostetter.

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