Les voitures à hydrogène sont encore rares sur le marché. Leur coût peut sembler prohibitif, mais il a déjà, réchauffement climatique et normes antipollution aidant, largement diminué ces dernières années, et devrait continuer de suivre cette tendance, car le principal avantage de ce type de motorisation tient avant tout à la quasi absence de rejets polluants !
Si les premières générations de voitures à hydrogène fonctionnaient sur la base de moteurs thermiques utilisant l’hydrogène comme carburant, les nouvelles générations intègrent, elles, des piles à combustibles. Moins gourmandes en énergie, elles permettent, sans combustion, de générer de l’électricité à la demande à partir du combustible (l’hydrogène), ne rejetant que de la vapeur d’eau.
Quel est le principe de fonctionnement de ces voitures ? Quels sont leurs avantages et inconvénients ? Comment se passe leur utilisation au quotidien ? Quel est leur coût de possession ? Les réponses dans cet article !
À CONSULTER ÉGALEMENT : Pour en savoir plus sur l’achat d’une voiture…
Fonctionnement d’une pile à combustible à hydrogène
La pile à combustible à hydrogène est le cœur du système. C’est un dispositif électrochimique qui convertit l’énergie chimique de l’hydrogène en énergie électrique, sans utiliser de combustion. Elle fonctionne sur la base de deux réactions électrochimiques :
- L’hydrogène (H2) et l’oxygène (O) sont les deux seuls éléments présents dans la nature, avec lesquels on peut créer de l’énergie. Ils forment donc une réaction chimique appelée « réaction d’oxydo-réduction »
- Cette réaction produit un courant électrique qui est converti en énergie mécanique par l’action d’un moteur électrique, permettant de propulser le véhicule
L’électricité produite par la pile est stockée dans une batterie, et peut être ensuite réutilisée pour alimenter les accessoires électriques de l’auto. Comme beaucoup d’automobiles récentes, ces véhicules sont dotés d’un système de récupération d’énergie pour alimenter une batterie supplémentaire, permettant d’optimiser les performances en cas de besoin (accélération, dépassement…)
L’hydrogène, un combustible abondant, mais peu dense
Le gros avantage de ce mode d’alimentation (en réalité le dihydrogène, noté H2) est qu’il est l’élément le plus abondant (et accessoirement le plus léger) dans notre univers, et donc sur Terre. À quantité de combustible égale, l’énergie dégagée lors de la réaction avec l’oxygène est trois fois supérieure à celle de la combustion d’un carburant fossile !
Mais il y a une contrepartie à cela : parce qu’il est sensiblement moins dense, il faut 4.6 fois plus d’hydrogène que de carburant fossile pour produire la même quantité d’énergie. Son stockage est réalisé sous forme de gaz à haute pression (1200 bars), et le volume stocké est donc comptabilisé en kilogrammes, et non en litres.
Quelle consommation pour une voiture à hydrogène ?
La consommation d’un véhicule à hydrogène, comme pour tout véhicule thermique, est fonction de plusieurs facteurs :
- Le mode de conduite du véhicule ;
- Le type de trajet (urbain ou extra-urbain) ;
- La taille du réservoir à hydrogène ;
- Les performances du moteur (notamment la capacité de la pile à combustible) qui détermine le rendement et l’autonomie ;
- L’efficacité du système pile à combustible. Plus cette efficacité augmente, plus la quantité d’hydrogène nécessaire pour parcourir une distance donnée est faible.
Lorsqu’on parle d’hydrogène, la consommation n’est pas exprimée en litres au 100 km, mais en kilogrammes au 100 km. Les modèles actuellement commercialisés consomment moins de 1 Kg au 100 km, avec des autonomies légèrement supérieures à celle des véhicules électriques.
Quelle autonomie pour une voiture à hydrogène ?
Les modèles commercialisés affichent des capacités de stockage allant de 4.4 à 6.5 Kg de dihydrogène en moyenne ; si les premières générations ne dépassaient pas 500 km de rayon d’action, les nouveaux modèles les dépassent allègrement : selon leur puissance, leur aérodynamisme et leur poids, les autonomies annoncées par les constructeurs peuvent approcher les 700 km (avec des consommations légèrement inférieures à 1 Kg au 100 km)
Quel est le coût d’utilisation au 100 km d’une voiture à pile à combustible ?
Le prix d’un kilogramme d’hydrogène oscillent entre 10 et 15 € selon les (rares) stations permettant de faire le plein de ce type de véhicule. Un rapide calcul permet de définir que le montant à dépenser en matière de consommation est avantageux, en 2022, face à un moteur thermique à essence ou gasoil.
S’il était à égalité jusqu’en 2020, l’hydrogène est aujourd’hui à son avantage puisqu’il équivaut à une consommation de seulement 5 litres aux 100 km d’un carburant à 2 € le litre : ce n’est pas le cas des véhicules équivalents sur le marché actuel des automobiles à pile à combustible à hydrogène, qui affichent des puissances élevées (et donc des consommations d’autant plus importantes avec leurs modèles thermiques, notamment essence !)
Est-il facile de faire le plein d’hydrogène en France ?
C’est une question essentielle pour les particuliers : il n’existe en 2022, qu’une cinquantaine de stations services permettant de faire le plein de dihydrogène en France. Ce nombre est en constante augmentation face à une demande croissante (68 stations devraient être ouvertes d’ici fin 2022), mais il faut garder à l’esprit que la technologie est surtout intéressante pour les flottes de véhicules à usage professionnel (ce qui permet de rentabiliser beaucoup plus vite l’investissement de départ)
Combien coûte une voiture à hydrogène en 2022 ?
Il n’existe que peu de modèles d’automobiles à pile à combustible à hydrogène sur le marché, qui plus est français. Aujourd’hui, seuls quelques modèles sont disponibles auprès du grand public, même si certains constructeurs majeurs (dont BMW avec son iX5) ont annoncé la sortie de modèles fonctionnant à l’hydrogène.
| Modèle | Puissance | Autonomie (constructeur) | Prix neuf TTC |
|---|---|---|---|
| Hyundai Nexo | 163 cv (120 KW) | 670 km | 79 900 euros |
| Toyota Mirai | 174 cv (124 KW) | 650 km | 67 900 euros |
| Honda Clarity (arrêté) | 174 cv (124 KW) | 460 km | 57 600 euros |
D’autres modèles ont connu une courte existence commerciale, à l’image du Hyundai ix35 Fuel Cell, rapidement remplacé par le Nexo.
Parmi les nouveautés ayant fait leur apparition, on pourra citer le SUV allemand de chez BMW, le iX5 FCEV : affichant une puissance de 374 cv au total, et une motorisation à hydrogène et moteur électrique combinés, il représente peut-être le futur de ce que seront les voitures de demain : performances équivalentes aux modèles à essence, rejets polluants proches de zéro, et un montant d’acquisition finalement assez proche (pour les modèles hauts de gamme).
De nombreux autres projets sont à venir, notamment dans le groupe Stellantis, qui a annoncé un certain nombre d’utilitaires (Peugeot Expert, Citroën Jumpy et leur cousin Opel Vivaro) fonctionnant avec une technologie hybride hydrogène / électrique, cumulant 400 km d’autonomie avec une pile à combustible de 45 KW de puissance, et une batterie rechargeable permettant d’assurer jusqu’à 50 km d’autonomie. Chez Renault, le concept car Scenic Vision a également fait son apparition en 2022, avec une motorisation électrique alimentée par hydrogène.
Les concepteurs de supercars et d’hypercars ne sont pas en reste, à l’image de la société britannique Viritech et de son modèle Apricale, annoncé à 1000 cv (et 1.5 millions de livres Sterling !) et affichant des performances de très haut niveau.
Bon à savoir : un bonus écologique est applicable lors de l’acquisition d’une voiture à hydrogène. Depuis le 1er juillet 2022, il s’élève à 1000 € pour les modèles à plus de 45 000 € (ce qui représente… la totalité de l’offre actuelle !) ; la prime à la conversion peut bien entendu être cumulée à ce bonus, afin de réduire la facture finale.
Quels sont les avantages et inconvénients d’une voiture à hydrogène ?
En dehors de la rareté et du prix d’achat (principalement lié au procédé de fabrication complexe des piles à combustible), la voiture à hydrogène affiche un certain nombre d’avantages non négligeables :
- des rejets de CO² nuls (seule de l’eau est rejetée)
- un coût à l’utilisation raisonnable (équivalent à meilleur à celui d’un véhicule à essence ou gasoil)
- un stockage moins contraignant que les batteries d’une automobile électrique
- le même silence de fonctionnement qu’un véhicule électrique
- des autos au poids contenu face à l’électrique
- une recharge rapide (compter 3 minutes pour 5 Kg de dihydrogène !)
Toutefois, les inconvénients restent assez nombreux :
- un prix d’acquisition élevé (sauf pour les modèles hauts de gamme, aussi chers en motorisation thermique)
- la faible densité de stations services équipées en hydrogène
- l’autonomie relativement modérée (mais moins contraignante que les modèles électriques lors de grands trajets)
- le coût de fabrication de l’hydrogène jusqu’à maintenant (très énergivore)
