Votre panier est actuellement vide !
Véhicules à hydrogène. La France est-elle dans la course ?
Écrit par
dans
Il y a un peu plus d’un an, Toyota lançait la Mirai, le premier véhicule à hydrogène destiné au grand public. Cette voiture, qui se recharge en 3 minutes, a une autonomie pas si éloignée de celle d’un véhicule thermique : elle permet de parcourir 500 km avec 5 kg d’hydrogène. Le constructeur a commencé… à la vendre au Japon, puis l’année suivante, en 2015, il a proposé son modèle aux Etats-Unis, et cette année en Europe. Vu le prix de la voiture (autour de 60 000 euros, hors taxes et subventions, pour la Mirai par exemple) et les difficultés d’approvisionnement, ce sont bien sûr de petites séries. Honda de son côté devrait commercialiser en mars sa voiture à pile à combustible (Clarity) et Nissan devrait suivre.
Ce sont tous des constructeurs asiatiques et ce n’est pas un hasard. Depuis plusieurs années, le Japon soutient fortement la filière hydrogène, à tel point que le pays a pris une bonne longueur d’avance sur tous les autres dans ce domaine. Pour encourager le secteur automobile, il mise sur la constitution rapide d’un réseau de recharge. Aujourd’hui, le pays devrait compter environ une centaine de stations.
Mais sa stratégie va bien au-delà puisqu’il envisage même de bâtir une « société de l’hydrogène ». Une énergie dont l’immense avantage est de ne rejeter que de la vapeur d’eau. Mais dont la production a aujourd’hui le gros inconvénient d’utiliser des hydrocarbures, eux-mêmes émetteurs de gaz à effet de serre. Le Japon espère à terme parvenir à un mode de production vert via un processus d’électrolyse de l’eau où l’électricité proviendrait d’énergies renouvelables (éolien, solaire ou hydraulique). Le pays en attend aussi d’importantes retombées économiques : il vise un marché estimé à 7,5 milliards d’euros par an pour la filière d’ici à 2030.
Même s’ils ne sont pas aussi avancés, quelques autres pays se montrent très intéressés par cette technologie. Et ils savent que s’ils veulent s’engager dans cette voie, il leur faut appliquer une politique très volontariste tant les coûts de production et de développement sont élevés. En plus du frein lié au coût dissuasif de la voiture à hydrogène, il faut en effet garantir que les automobilistes pourront faire le plein (pour 50 euros !) Et donc faciliter l’implantation de stations de recharge sur le territoire.
Aux USA, c’est la Californie qui montre la voie : elle finance la construction de 100 stations dont 50 pour la fin de l’année. En Europe, quelques pays sortent du lot comme le Royaume-Uni, la Norvège et l’Allemagne. En Allemagne tout particulièrement, où on observe un vif intérêt pour l’hydrogène, on prévoit d’installer 400 stations à hydrogène d’ici à 2024.
Et la France ? Elle ne faisait pas jusqu’à présent partie des pays en pointe dans ce domaine. « Nous étions très en retard. Depuis 18 mois, on observe une forte accélération, affirme Pascal Mauberger, le président de l’Association française pour l’hydrogène et les piles à combustible (Afhypac). La Loi sur la transition énergétique comporte un article exclusivement sur l’hydrogène. Elle indique que la France doit se doter d’un plan pour l’hydrogène dans les transports d’ici à août 2016 », ajoute-t-il.
De plus dans le cadre du plan Industrie du futur sous l’égide d’Emmanuel Macron, un groupe sur l’hydrogène a été mis en place piloté par Florence Lambert du CEA. L’objectif est de déployer une centaine de stations de recharge à l’horizon 2018 sur le territoire et d’avoir 1 000 véhicules à hydrogène en circulation. Mais avec une cible particulière : les flottes d’entreprises, les taxis ou encore les véhicules de livraison. « En France, l’hydrogène devrait se développer grâce au fret urbain, confirme Pascal Mauberger. Les maires, qui ne veulent plus voir de véhicules polluants dans les centres villes, sont intéressés par cette technologie. »
Les initiatives sont encore éparses. Aujourd’hui, une dizaine de stations sont installées ou en cours d’installation en France, selon l’Afhypac. « Ce sont généralement de petites stations qui coûtent quelques centaines de milliers d’euros et permettent de livrer cinq à six véhicules par jour. Les plus grandes stations peuvent représenter un investissement allant de deux à trois millions d’euros », précise le promoteur de l’hydrogène.
La Manche a ainsi été le premier département à installer en 2014 une station à hydrogène à Saint Lô (voir page suivante). Il y en a aussi à Lyon, Valence, Grenoble. Tout récemment, en décembre dernier à Paris, Air Liquide a inauguré sa première station de recharge sur le parking du pont de l’Alma. Elle sert à alimenter cinq taxis, des ix35 de Hyundai de la start-up Step (Société du taxi électrique parisien) qui mise pour se développer sur l’engouement du public pour des véhicules verts (sous la marque Hype). Selon Air Liquide, trois stations devraient encore ouvrir cette année aux portes de Paris.
Pour développer le réseau, l’Afhypac promeut une démarche menée en commun. « Quand on comptabilise dans un territoire, une vingtaine de véhicules à hydrogène, les municipalités peuvent mettre un terrain à disposition et on peut installer une station de recharge. » Une politique des petits pas qui repose généralement sur un modèle de financement supporté à 50 % par l’Europe et l’autre moitié par le privé. « Nous discutons avec le ministère de l’Ecologie pour qu’il y ait un volet de financement dans le cadre du plan Industrie du futur », ajoute Pascal Mauberger.
En attendant une utilisation plus massive par le grand public, les bus à hydrogène devraient également se développer. Il est prévu que 300 bus à hydrogène, financés en partie par l’Union européenne, soient livrés en 2017 et roulent dans 10 à 15 villes, dont 3 en France.
Pour l’heure, les constructeurs français n’ont pas encore totalement franchi le pas. « A la différence d’autres Européens comme Daimler, BMW ou Audi par exemple, les industriels français n’ont pas encore développé de concept car », rappelle Pascal Mauberger. Mais un constructeur comme Renault installe désormais un prolongateur d’autonomie à hydrogène sur ses Kangoo. Ce prolongateur (c’est-à-dire une pile à combustible et un réservoir) qui permet de doubler l’autonomie de la batterie et de rouler pendant 300 à 350 km environ a été conçu par la société française Symbio SC, qui s’est positionnée sur ce créneau. DHL par exemple a pris récemment livraison de son premier Kangoo avec prolongateur d’autonomie, un concept qui l’intéresse, selon le président de l’Afhypac.
En France, pour le moment c’est tout de même la voiture à batterie électrique qui semble l’emporter. La voiture électrique à hydrogène pourrait en faire les frais. Pour les promoteurs de l’hydrogène, les deux sont complémentaires ; les premiers sont plutôt de petits véhicules urbains, conçus pour les parcours ne dépassant pas les 150 km, tandis que l’hydrogène peut assurer les plus longs trajets. Tout dépendra donc des progrès technologiques qui seront faits par les uns et les autres à l’avenir.
Reste que la voiture à hydrogène est en marche. Y compris en France. « Nous prédisons 800 000 à l’horizon 2030. Un mixte entre véhicules individuels et véhicules utilitaires », indique encore Pascal Mauberger. Optimiste ? Il affirme aussi que « même si la France est sans doute encore un peu derrière, elle est revenue dans la course ».
Marie-Hélène Poingt
Le véhicule à hydrogène, qu’est ce que c’est ?
C’est un véhicule mû par un moteur électrique. Ce qui change, avec le véhicule à hydrogène, c’est ce qu’on met dans le « réservoir ». Sur les véhicules électriques « classiques », l’électricité est fournie par des batteries ou des super-condensateurs. Avec plusieurs contraintes : l’autonomie, qui certes s’est améliorée, la puissance disponible, qui dépend du stockage d’énergie, et le temps de charge, qui reste long, même si cette recharge peut être effectuée partiellement en cours de journée ou de trajet.
Dans le cas des véhicules à hydrogène, c’est une pile à combustible qui alimente le moteur en électricité. Cette pile à combustible produit de l’électricité grâce à une réaction chimique entre l’hydrogène (plus précisément du dihydrogène) embarqué dans un réservoir en phase gazeuse le plus souvent, avec l’oxygène contenu dans l’air. Ce qui produit une tension électrique.
Au chapitre des avantages : le temps de remplissage du réservoir d’hydrogène. Quelques minutes suffisent pour faire le plein de gaz, à 350 bar (prototype Renault Scenic ZEV H2, Nissan X-Trail FCV ou Mazda 5 hydrogen RE hybrid), ou 700 bar (Kia Borrego FCV). Un « plein » de 3 à 5 kg selon le véhicule, offre une autonomie de 300 km pour le prolongateur d’autonomie installé par Symbio FCell sur des Kangoo électriques en juillet à Lyon, et jusqu’à 700 km annoncés pour la Kia Borrego FCV. Pour simplifier, 1 kg d’hydrogène permet de parcourir une centaine de km. Outre cette autonomie largement améliorée par rapport à des batteries, la pile à combustible a le gros avantage de ne rejeter aucun GES ni particules, tout juste de l’eau, généralement sous forme de vapeur. Ce qui en ferait, associé au moteur électrique, le combustible parfait pour l’automobile.
Reste le problème de la production de l’hydrogène. La majorité est produite industriellement à partir du reformatage de gaz naturel, autrement dit du méthane (CH4) un hydrocarbure fossile. L’autre méthode de production consiste à décomposer l’eau (H2O), par électrolyse. Elle ne représente que 10 % environ de la production parce qu’elle est très consommatrice d’électricité qui, en France, est majoritairement produite à partir de centrales nucléaires, ou, à l’étranger par des centrales à charbon. Bref, une méthode pas très « verte », à moins d’opter pour de l’électricité d’origine renouvelable (éolienne, hydrolienne ou solaire).
On peut aussi appliquer des méthodes plus vertueuses, en produisant par exemple du méthane à partir de déchets organiques. Air Liquide, principal producteur français, s’est engagé à produire 50 % de son hydrogène à partir de biométhane, issu par exemple de la décomposition de déchets organiques, dès 2020.
Yann Goubin
La Manche pionnière… en France
Des bus à hydrogène à Cherbourg ? C’est en 2017 que cinq bus devraient circuler dans la nouvelle commune de Cherbourg-Quotentin (83 000 habitants) qui a succédé à la communauté urbaine de Cherbourg-Octeville. Et ce, grâce au programme européen 3Emotion qui verra rouler 21 bus à Londres, Rotterdam, Anvers, Rome et Cherbourg, dont le but est de tester aussi des véhicules de 18 mètres.
Le projet s’insère dans celui plus vaste de la Manche qui s’est engagée depuis plusieurs années dans la transition énergétique fondée sur l’hydrogène. Ambition du département : devenir le démonstrateur territorial de l’économie de l’hydrogène. Elle a déjà été la première collectivité à s’équiper d’une station, puis de voitures pour ses agents, elle sera la première à faire rouler des bus.
Les premières réalisations concrètes concernent la mobilité. Avec tout d’abord l’installation fin 2014 d’une station de distribution d’hydrogène à Saint-Lô (inaugurée le 26 janvier par Air Liquide), suivie de l’achat de cinq utilitaires Kangoo Maxi ZE pour la flotte de la collectivité territoriale il y a un an. En fin d’année, cinq Hyundai ix35 Fuel Cell (premier modèle en série à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène) s’y sont ajoutés, et cinq autres sont attendus.
A terme, 40 véhicules à hydrogène pour les collectivités et donneurs d’ordres locaux sont attendus, ce qui nécessitera l’installation d’une autre station-service. Sont également en projet, l’utilisation de vélos à hydrogène, ainsi qu’un prototype de bateau de pêche !
Cécile Nangeroni
La pile à combustible, sur les rails aussi
Né il y a une douzaine d’années, le néologisme « hydrail » désigne le matériel roulant ferroviaire « lourd » (principalement des autorails) tirant son énergie de traction de l’hydrogène, que ce soit par mise en œuvre d’une pile à combustible ou comme carburant d’un moteur à combustion interne. Quelques années plus tard est apparu le néologisme « hydrolley » pour les tramways (« trolley » en américain) tirant leur énergie de l’hydrogène.
Hydrail – Du Japon à l’Allemagne
C’est généralement le prototype d’autorail hybride (associant pile à combustible et batteries) expérimenté par le réseau japonais JR East à partir d’avril 2006 qui est considéré comme le pionnier de la traction par hydrogène sur rail. Quelques mois plus tard, l’institut de recherche ferroviaire japonais (RTRI) présentait à son tour un élément automoteur bicaisse de banlieue équipé d’une pile à combustible, également combiné avec une batterie. D’autres essais se dérouleront ensuite au Japon et à Taïwan, alors qu’au Canada, aux Etats-Unis, en Afrique du Sud et en Grande-Bretagne, des locotracteurs à pile à combustibles sont étudiés, voire développés. Des applications plus légères font également l’objet d’études en Espagne et en Chine – qui donneront naissance à l’hydrolley – alors qu’au Danemark, un projet s’intéresse à l’hydrogène comme carburant d’un moteur à combustion interne.
Enfin, en septembre 2014, Alstom signe quatre lettres d’intention avec les Länder de Hesse, de Basse-Saxe, de Rhénanie-du-Nord-Westphalie et de Bade-Wurtemberg, en vue de l’expérimentation, en 2018, de la pile à combustible sur deux hydrails dérivés des autorails diesel Coradia Lint. Développé et fabriqué dans le centre de compétence des trains régionaux Alstom de Salzgitter (Basse-Saxe), ce matériel « zéro émission » a également fait l’objet d’une lettre d’intention signée à la mi-mars 2015 entre Alstom et le Landkreis (arrondissement) de Calw, dans le Bade-Wurtemberg. C’est dans ce cadre que, deux mois plus tard, Alstom a signé un accord exclusif de dix ans avec le canadien Hydrogenics pour la fourniture des piles à combustibles destinées aux hydrails régionaux européens.
Hydrolley – Esthétique, touristique et… pratique
Le principal reproche d’ordre esthétique que l’on fait au tramway étant sa ligne aérienne de contact, de nombreuses pistes ont été explorées depuis la renaissance de mode de transport, donnant naissance à des solutions d’alimentation par le sol (par contact ou par induction) et de stockage embarqué (batteries, supercondensateurs, volant d’inertie…)
Une autre voie a été suivie en Espagne par les ex-Feve (chemins de fer à voie étroite) et l’Université de Valladolid, qui ont présenté en 2011 le tramway démonstrateur H2 à pile à combustible, réalisé à partir d’une ancienne motrice vicinale belge série 3400. Dans ce véhicule hybride de 20 t pouvant transporter jusqu’à 30 personnes à 20 km/h, l’énergie de traction est fournie par deux piles à combustible, associées à des batteries et des supercondensateurs (ces derniers stockant l’énergie de freinage).
En 2015, deux trams touristiques à pile à combustible sont entrés en service « en première mondiale », le premier à Oranjestad (Aruba, Antilles néerlandaises), le second dans les rues de Dubai (Street Trolley Tram, sans aucun lien avec le tram à APS d’Alstom de la même ville). Au même moment en Chine, CSR Sifang (devenu CRRC peu après) annonçait également que son tram pour Qingdao était le premier à avoir une pile à combustible. Disons que si l’hydrolley chinois innove, c’est plus par ses caractéristiques et performances : on annonce officiellement que les trois rames peuvent rouler à 100 km/h et transporter jusqu’à 380 personnes. Bien plus que quelques dizaines de touristes prenant leur temps à 16 km/h !
Patrick Laval
L’hydrogène se met au vélo
L’hydrogène se décline sur tous les modes. Voiture, train, tram et même vélo ! Alpha, le premier vélo à assistance électrique fonctionnant à l’hydrogène et fabriqué en série a été présenté cet automne à Biarritz dans les Pyrénées-Atlantiques. Il peut se recharger en moins de cinq minutes et dispose d’une autonomie de 100 kilomètres, selon Pragma Industries qui l’a conçu.
La société basée à Bidart prévoit de commercialiser 100 unités en 2016 et un millier pour 2017 pour un coût de production autour de 2 300 euros « pas très éloigné de celui d’un vélo électrique haut de gamme ». Elle vise pour commencer les flottes professionnelles.
Les bus chics et chers de CarPostal
Les bus à pile à combustible testés en Suisse par CarPostal offrent la même flexibilité opérationnelle qu’un bus au diesel, mais avec zéro émission. Seul défaut avancé par l’exploitant : leur prix prohibitif.
Après quatre ans d’exploitation de cinq bus à hydrogène de Daimler, l’exploitant suisse, CarPostal est un des rares européens à avoir une bonne vision de ces véhicules. C’était l’un des projets phares de la compagnie en 2012 et 2013, et comme elle a compris qu’il commençait à y avoir un intérêt fort pour la technologie en France, elle a terminé 2015 par un road-show qui a consisté à promener l’un de ses Citaro Mercedes, version prototype en France, à Belfort, Dole, Bourg-en-Bresse, Grenoble et Salon-de-Provence.
Depuis décembre 2011, c’est à une cinquantaine de kilomètres de Zurich, sur le réseau urbain et périurbain de Brugg, soit 16 lignes, que ces véhicules propres tournent en permanence au milieu des traditionnels diesels. « En somme, nous avons sauté l’étape intermédiaire de l’hybridation en faisant rouler directement ces bus à hydrogène sur le réseau, explique Philippe Cina, le responsable Développement et Qualité pour le marché international de CarPostal. Les cinq bus sont intégrés aux roulements car l’idée c’est bien d’éprouver leur capacité à remplacer les moteurs thermiques. »
La barre a donc été placée à l’aune du diesel, soit une utilisation « standard » de 5 000 km par mois et de 60 000 par an par véhicule. « La première année a été chaotique, reconnaît Philippe Cina. Au lieu de produire 25 000 km par mois avec nos cinq bus, on a commencé à 7 000, puis 10 000, etc., principalement à cause du fait qu’il s’agit de prototypes. Au bout de 15 mois, nous avons atteint l’objectif. Ce qui signifie que nous avons désormais presque trois ans d’exploitation sans défaut de jeunesse. » Largement de quoi se faire une opinion et de pouvoir affirmer sans l’ombre d’un doute qu’un bus à pile à combustible « est tout à fait fiable et peut parfaitement remplacer un bus diesel ».
L’exploitant helvète lui a fait subir toutes sortes de tests afin d’éprouver sa résistance au froid, sa capacité à franchir des cols montagneux notamment. Toutes les épreuves ont été franchies avec succès. « Etant donné qu’à l’été 2015, nous avons cumulé plus d’un million de kilomètres parcourus, nous estimons que notre avis est fondé », poursuit-il. A la clé, CarPostal a eu des bonnes surprises, comme par exemple sur l’autonomie. Le constructeur annonçait 250 km, l’opérateur en fait jusqu’à 400 sans problème. Autant dire, « suffisamment pour une tournée journalière sur nos lignes et probablement pour pratiquement toutes les lignes urbaines quelles que soient leurs caractéristiques ».
La production kilométrique est stable, la maintenance ne pose pas de souci particulier, la consommation est de 8 kg d’hydrogène aux 100 km, l’équivalent de 30 l de gazole, « soit 10 à 40 % d’énergie en moins qu’un 12 m diesel ». Ils se rechargent en dix minutes. L’exploitant a calculé avoir économisé 1 200 tonnes de CO2 en quatre ans avec ses cinq bus. De plus, ce sont des véhicules qui ont la pêche, à la prise en main aisée (deux heures de formation suffisent), appréciés pour leur confort (moins de bruit, pas de vibrations) par les voyageurs, comme par les conducteurs, qui se disent moins fatigués. Leur intégration au dépôt n’engendre pas de coût supplémentaire, « autre qu’une courte formation pour savoir faire le plein ».
Côté sécurité, il suffit de pratiquer une petite ouverture au plafond de façon à empêcher le gaz de s’y accumuler en cas de fuite. « Le risque d’explosion est un mythe, un réservoir en feu n’explose pas, poursuit Philippe Cina. Quant au feu, la différence majeure est qu’il ne se voit pas, la flamme étant bleue et verticale. En résumé il n’y a pas plus de danger qu’avec le carburant habituel, plutôt moins même ! »
Enfin, l’usure du véhicule et sa durée de vie seraient en principe équivalentes au moteur thermique, moyennant toutefois un changement de batterie après cinq ans (les bus ont une seconde source d’énergie à partir du freinage). Mais le prototype associé au contrat de full maintenance effectuée par le constructeur complique l’évaluation précise. Pour l’approvisionnement, CarPostal a créé la première station-service d’hydrogène de Suisse, pas par souci d’autosuffisance, mais simplement par obligation. Résultat, ses deux compresseurs condensent l’hydrogène à 410 bar minimum. Sa production de 100 kg par jour pourrait facilement alimenter une flotte de 15 à 20 bus, avec un gaz fabriqué à partir d’une énergie 100 % renouvelable (hydraulique, solaire, éolienne, biomasse).
Pour CarPostal, qui a pu tout financer grâce au projet européen Chic (Clean hydrogen in european cities) et aux subsides de l’Etat, le seul défaut des bus resterait leur prix. Prohibitif en 2011 (1,8 million d’euros), il est déjà descendu à 750 000 euros et l’on escompte qu’il passe à 650 000 euros cette année. « Moyennant une subvention de 200 000, on arrive à un prix résiduel de 450 000 euros tout à fait envisageable pour les agglomérations motivées ! »
C. N.
Autobus à hydrogène. L’Allemagne et Daimler jouent les leaders
Il y a une vingtaine d’années, apparaissait le premier autobus mû par une pile à combustible. Ce mode de propulsion « zéro émission » utilise l’hydrogène comme carburant, et ne rejette dans l’atmosphère que de la vapeur d’eau. Le groupe allemand Daimler est aujourd’hui leader sur cette technologie qui pourrait être produite en série à la fin de la décennie.
De toute évidence, l’Allemagne est aujourd’hui la patrie de l’autobus à hydrogène, et le groupe industriel Daimler le grand pionnier dans cette nouvelle technologie. Dès 1997, le constructeur allemand Mercedes fait rouler son Nebus, premier véhicule au monde à fonctionner avec une pile à combustible, elle-même alimentée par le carburant précité. Alors réalisé sur base O 405 – version Mercedes de l’autobus standard de deuxième génération du VdV (Verband deutscher Verkehrsunternehmen, l’union des entreprises allemandes de transport) –, le Nebus, à sa sortie, ne passe pas inaperçu : c’est un vrai véhicule à « zéro émission », qui ne rejette dans l’atmosphère que de la vapeur d’eau. Un essai réalisé sur autoroute démontre un silence de fonctionnement pour le moins impressionnant, dans lequel n’émergent plus, comme seuls bruissements, que ceux issus de l’aérodynamique et du roulement. Six ans plus tard, le Citaro O 530 a remplacé le O 405 au catalogue de Mercedes, et le constructeur en profite pour présenter sa deuxième génération d’autobus à pile à combustible, qui utilise justement la plate-forme de son nouveau modèle. Cette fois, l’expérimentation prend une tout autre ampleur puisqu’au total 36 véhicules vont être testés en exploitation probatoire dans plusieurs villes d’Europe, parmi lesquelles Hambourg, Stuttgart, Londres, Stockholm, Porto, Madrid, Barcelone, Amsterdam, Luxembourg, ou encore Reykjavik. A cette liste de sites, finissent même par s’ajouter Perth et Pékin. Plus de deux millions de kilomètres seront ainsi parcourus, et plus de sept millions de voyageurs transportés. Les véhicules auront été exploités pendant environ 135 000 heures.
Fort d’une telle expérience, Mercedes estpassé en 2009 à sa troisième génération d’autobus à hydrogène : le FuelCell-Hybrid. Toujours réalisée sur base Citaro (90 % des pièces sont communes avec la version diesel), cette nouvelle génération se distingue néanmoins des précédentes par l’apport de la technologie d’hybridation déjà mise en œuvre sur le Citaro G diesel-électrique Blue-Tec-Hybrid. D’où le nom du nouvel autobus à hydrogène, qui concrétise, en réalité, un saut qualitatif d’importance. De fait, le véhicule dispose maintenant de deux sources d’énergie électrique pour l’alimentation de ses moteurs-roues : la pile à combustible et un pack de batteries dimensionné pour la propulsion tout électrique. Ces batteries stockent également l’énergie issue du freinage par récupération. En comparaison avec la deuxième génération d’autobus à pile à combustible, l’apport de l’hybridation se traduit par une sensible amélioration des performances : la consommation chute, en effet, de 22 à 14, voire parfois 10 kg d’hydrogène aux 100 km, tandis que la masse à vide du véhicule descend de 14,1 à 13,2 t, grâce à une pile plus légère et un système de refroidissement redimensionné. De fait, sur un autobus conventionnel utilisé en trafic urbain, 60 % de l’énergie dépensée pour sa mise en mouvement est dissipée, en pure perte, au moment du freinage. Le pack de batteries, rechargeable par récupération, peut alors octroyer au véhicule une autonomie complète sur plusieurs kilomètres, sans recourir à la pile à combustible. Et par rapport à la première génération d’autobus à pile à combustible, l’hybridation permet de diminuer carrément de moitié la consommation d’hydrogène ! Ainsi, le nombre de réservoirs en toiture a été réduit de neuf à sept, pour une capacité de stockage de 35 kg. Actuellement, 23 Citaro FuelCell-Hybrid sont en exploitation en Europe, à raison de dix en Allemagne (Stuttgart, Hambourg et Fellbach), huit en Italie (Milan et Bolzano), et cinq en Suisse (Aargau). A ce jour, ces véhicules ont parcouru plus de 700 000 km.
A Paris, lors de la COP21, la SSB (Stuttgarter Strassenbahn, tramway de Stuttgart), qui est l’opérateur local des transports urbains, avait prêté l’un de ses autobus à pile à combustible de troisième génération. Cet opérateur a toujours été à la pointe de l’innovation dès lors qu’il s’agissait de tester de nouveaux modes de propulsion. Dès 1979, la SSB recevait 13 Mercedes O 305 OE (dérivés du standard I du VöV (Verband öffentlicher Verkehrsbetriebe, l’ancêtre de l’actuel VdV), qui passent pour avoir été les tout premiers hybrides de type diesel-électrique au monde. Entre 1997 et 2001, elle expérimentait les fameux hybrides articulés à moteurs-roues O 405 NGTD. Enfin, de 2003 à 2005, l’opérateur de Stuttgart exploitait trois Citaro à pile à combustible de deuxième génération, sans hybridation. Neuf ans après la fin de cette expérimentation, la SSB renoue avec cette technologie en exploitant, depuis 2014, quatre Citaro FuellCell-Hybrid. Ces véhicules roulent les matinées du lundi au vendredi sur la ligne 79 (Plieningen-Aéroport de Stuttgart), ainsi qu’à Fellbach, sur la ligne 67 dont l’exploitation est concédée par la SSB à une entreprise privée. Ces deux lignes sont longues, chacune, d’une dizaine de kilomètres.
Les autobus, de 12 m de long, dissimulent une part importante de leurs équipements techniques sous un carénage de toiture, celle-ci ayant été renforcée pour la circonstance. En partant de l’avant, on découvre d’abord les réservoirs à hydrogène, qui sont les seuls éléments spécifiques à avoir été repris de la génération précédente, tous les autres ayant fait l’objet d’un nouveau développement. Ces sept bouteilles, de 205 l chacune, confèrent au véhicule une autonomie allant jusqu’à 300 km selon la topographie. Le plein en carburant peut être effectué en huit à dix minutes. Juste derrière ces réservoirs, se localisent les batteries pour la propulsion, qui appartiennent au type lithium-ion. Les accumulateurs utilisés, d’une capacité de 27 kWh, suffisent pour une propulsion alternative tout électrique avec une puissance installée de 120 kW. Un refroidissement par eau garantit le niveau de puissance souhaité, les batteries lithium-ion travaillant idéalement sur une plage de températures entre 15 et 55 °C. Derrière l’unité de climatisation du véhicule, toujours sur la toiture, on trouve ensuite les deux modules spécifiques de la pile à combustible, qui travaillent indépendamment l’un de l’autre, et produisent le courant nécessaire aux moteurs de traction, pour une puissance en régime continu de 120 kW par module. Chaque module renferme 396 piles élémentaires. Ces modules diffèrent significativement des réalisations antérieures sur autobus. En revanche, ils sont presque identiques à ceux de la voiture Mercedes classe B construite en petite série à partir de 2012. Leur longévité s’est accrue de 50 %, avec un minimum de cinq ans ou 12 000 heures de fonctionnement. Leur rendement s’est accru, avec 51 à 58 % aujourd’hui contre 38 à 43 % sur la première génération. En arrière des modules, un échangeur thermique utilise la chaleur dissipée par la pile à combustible pour le chauffage de l’habitacle. Tout à l’arrière du véhicule, en lieu et place de la motorisation diesel traditionnelle, on trouve enfin la partie électrique et les auxiliaires (eux-mêmes tout électriques). Se substituant à l’unique moteur de traction central de la première génération d’autobus à pile à combustible, les deux moteurs-roues refroidis par eau sont identiques à ceux du BlueTec-Hybrid. Ensemble, ces moteurs peuvent développer une puissance unihoraire de 160 kW. Largement dimensionnés, ils conviennent parfaitement à la topographie tourmentée de Stuttgart. La SSB relève des consommations de seulement 8 à 10 kg d’hydrogène aux 100 km.
La maintenance quotidienne de ces autobus est réalisée dans les ateliers de l’opérateur et le constructeur n’intervient que dans quelques rares cas. Les techniciens de la SSB ont reçu une formation spéciale à cause des équipements haute tension 750 V. A Stuttgart comme ailleurs, une telle exploitation ne peut néanmoins s’envisager, pour le moment encore, sans une aide publique à l’opérateur. A Stuttgart, le projet baptisé « S-Presso » (Stuttgarter Praxiserprobung von Wasserstoffbetriebenen Omnibussen, expérimentation pratique d’autobus fonctionnant à l’hydrogène) est subventionné dans le cadre d’un programme allemand à l’échelle nationale pour l’innovation sur les technologies utilisant l’hydrogène et la pile à combustible, et qui bénéficie lui-même de fonds fédéraux. C’est ainsi qu’est couverte la moitié des coûts engendrés par ce projet d’expérimentation programmé sur trois ans.
Philippe Hérissé