Hydrogène et trafic routier en Suisse

Afin de concrétiser son engagement pour l’accord de Paris de 2015, l’Union européenne a décidé, en 2020, de ramener ses émissions nettes de gaz à effet de serre (GES) à zéro d’ici à 2050. Le green deal [4] ajoute à cet objectif une réduction de 55% de ceux-ci d’ici à 2030. La Suisse s’est fixée des objectifs similaires avec une réduction de 50% de ses émissions de gaz à effet de serre d’ici à 2030 par rapport à 1990, et la neutralité carbone d’ici à 2050. Mais contrairement à l’Union européenne, la Suisse n’a pas encore réussi à traduire ses ambitions en loi concrète et la proposition de loi sur le CO₂ a été rejetée par référendum en 2021 [5]. Il est tout de même supposé dans cet article que la situation en Suisse est similaire à l’UE et que les objectifs européens sont également valables pour celle-ci. 

Groupes motopropulseurs alternatifs requis 

Il est important de garder à l’esprit que dans le domaine de la mobilité, les calculs et les objectifs sont exprimés en termes d’émissions tank-to-wheel, c’est-à-dire la quantité de gaz à effet de serre rejetés du pot d’échappement du véhicule. Ni les émissions provenant de la production du carburant (well-to-tank), ni une analyse du cycle de vie complète des matériaux et des processus ne sont généralement prises en compte. Cette méthode de mesure définit donc uniquement les véhicules à propulsion électrique comme neutres en CO₂.

Véhicules légers 

Dans le domaine des véhicules légers, les véhicules électriques à batterie dominent largement ceux à pile à combustible à hydrogène qui ne représentent donc pas un marché très prometteur à court et moyen terme. Même dans les pays leaders du domaine tels que le Japon ou la Corée du Sud, les ventes de véhicules électriques à batterie dépassent celles des véhicules à pile à combustible et les investissements suivent la tendance [6, 7]. 

Les voitures particulières à hydrogène sont donc laissées de côté pour cet article et nous nous concentrerons principalement sur les poids lourds, pour lesquels le marché de l’hydrogène présente un potentiel bien plus grand. 

Véhicules routiers lourds 

Tout comme le trafic de voitures de tourisme, et même si ses émissions sont moitié moindres [8], le trafic de poids lourds représente une part non négligeable des émissions de GES dans le monde et doit donc être défossilisé. Mais contrairement aux voitures particulières, il n’y a pas (encore) d’attrait fort pour une technologie spécifique et le choix reste ouvert entre les camions électriques à batterie, les camions à pile à combustible ou à moteur à combustion interne fonctionnant avec des carburants biologique ou synthétiques. En effet, un camion, surtout s’il s’agit de transport longue distance, effectue des parcours plus longs et plus fréquemment qu’une voiture de tourisme moyenne, ce qui rend l’option de la propulsion électrique alimentée par batterie plus difficile à mettre en oeuvre que pour ces dernières. La charge utile joue également un rôle plus important. Actuellement, la très large majorité des poids lourds européens sont propulsés au diesel fossile. Mais, comme pour les voitures particulières, les groupes motopropulseurs alternatifs progressent. Les camions fonctionnant au biodiesel, par exemple, existent depuis un certain temps déjà, mais leur potentiel est limité avant d’entrer en concurrence avec les produits alimentaires.

Les camions au gaz naturel (CNG ou LNG) sont souvent meilleurs que les camions au diesel du point de vue des GES, même avec du gaz naturel fossile car la combustion du méthane est plus propre que celle du diesel et émet moins de CO₂. Ceci est vrai aussi bien lors de la combustion du carburant (tank-to-wheel) que lors de sa production, de son transport, et de sa manipulation (wheel-to-tank). Ces véhicules peuvent également fonctionner au biogaz ou au méthane synthétique, qui, s’il est produit à partir d’électricité renouvelable, les rend comparables aux propulsions électriques en termes d'émissions nettes de GES.

Les camions électriques à batterie, eux, se développent rapidement malgré leur autonomie plus faible, leur infrastructure lacunaire et l’impact de la production de leurs batteries sur l’environnement. Du côté des propulsions à hydrogène, finalement, différentes stratégies sont observées de la part des constructeurs. Certains, comme Hyundai ou Hyzon misent tout sur cette technologie, quand d’autres marques comme Renault ne veulent pas en entendre parler et misent uniquement sur les véhicules électriques à batterie. Les constructeurs traditionnels gardent, eux, leurs options ouvertes et explorent les deux voies. C’est le cas de MAN, Volvo ou Daimler Trucks par exemple.

En réalité, il est probable que l’on assiste à une combinaison de technologies. Celles-ci seront vraisemblablement réparties dans le temps avec le biométhane ou l'huile végétale hydrogénée déjà disponibles à court terme, puis les batteries électriques et l’hydrogène à plus long terme. Elles seront aussi réparties par type de transport avec la technologie des batteries électriques pour les plus faibles distances ou faibles charges utiles, et l’hydrogène ou le les hydrocarbures synthétiques renouvelables pour les véhicules lourds à long rayon d’action.

La figure 1 illustre l’évolution, sur les dernières années, du nombre de nouvelles immatriculations par technologie pour les camions de plus de 12 tonnes équipés de groupes motopropulseurs alternatifs en Suisse. Elle montre comment, pour le trafic lourd également, la propulsion électrique à batterie domine la technologie des piles à combustible, l’écart semblant tendre à se creuser dans les années à venir. Il est néanmoins important de noter que, la centaine de camions à propulsion alternative représente toujours moins de 5% de la totalité des camions immatriculés par année en Suisse. Les autres ayant des propulsions classiques au diesel.

Étude de marché 

Afin d’offrir un aperçu des modèles de poids lourds à hydrogène disponibles à la vente et à venir, une étude de marché a été réalisée. Le but est également de comprendre dans quelle direction se dirigent les constructeurs pour ce qui est du stockage de l’hydrogène à bord du véhicule: 350 bar comme c’est le cas actuellement, 700 bar comme pour les véhicules légers actuels, ou sous forme liquéfiée.

Les camions Hyundai XCIENT Fuel Cell (fig. 2) roulent sur les routes suisses depuis octobre 2020. Il s’agit, en 2023, de la plus grande flotte de poids lourds à hydrogène en fonctionnement continu au monde, et sa taille devrait augmenter rapidement [10]. D’un point de vue technique, ces camions fonctionnent avec 32 kg d’hydrogène stockés à 350 bar.Le constructeur Daimler Trucks étudie le stockage de l’hydrogène sous sa forme liquide, à 16 bar. Cela permettrait d’augmenter considérablement la densité énergétique volumétrique dans le réservoir du véhicule par rapport à l’hydrogène pressurisé à 350 bar ou même 700 bar, mais au prix d’un refroidissement du carburant plus complexe et plus coûteux. En outre, cette technologie n’est pas tout à fait au point et requiert encore du développement avant d’être amenée sur le marché. Le constructeur teste actuellement un prototype et annonce une mise en service «dans la deuxième moitié de cette décennie» [11, 12].

MAN et Scania, qui font tous deux partie du consortium Volkswagen, envisagent d’utiliser de l’hydrogène pressurisé à 700 bar pour leurs camions. Certaines sources évoquent trois véhicules prototypes qui seront lancés sur les routes avant une commercialisation sur le marché suisse en 2024. GreenGT, une entreprise franco-suisse spécialisée dans les systèmes de propulsions à hydrogène, a récemment présenté le premier camion à hydrogène de Suisse de 40 tonnes [13]. Il est équipé d’un réservoir de 350 bar de 46 kg. Chez Green- GT, on pense que le stockage à 700 bar pour les camions ne présente que peu d'intérêt pour le moment. D’abord parce que la complexité et le prix des installations de compression sont beaucoup plus élevés que ceux des installations de compression à 350 bar, et ensuite parce qu’il n’existe pas de norme internationale pour le remplissage des poids lourds à 700 bar. Hyzon est un fabricant américain de véhicules utilitaires lourds à hydrogène qui prévoit de s’étendre à l’Europe dans les prochaines années. Il propose des camions à 350 et 700 bar, mais le système de stockage de 700 bar semble réservé à la version de 70 tonnes [14].

Ce poids n’étant généralement pas autorisé en Europe, il est peu probable que le niveau de pression correspondant y soit introduit. La version 350 bar du camion Hyzon, elle, contient entre 30 kg (modèle 26 t) et 70 kg d’hydrogène et est déjà disponible à la location en Allemagne auprès de la startup Hylane. Nikola, un autre fabricant de camions électriques et à hydrogène américain, a récemment dévoilé plusieurs prototypes. Si une commercialisation courant 2023 aux États-Unis est évoquée, aucun plan d’expansion à l’Europe ne semble envisagé dans un avenir prévisible.

Plusieurs acteurs de l’industrie, notamment un distributeur d’hydrogène en Suisse et des entreprises de logistiques, ne croient pas au stockage à 700 bar pour les camions à hydrogène. Outre les coûts d’infrastructure plus élevés, ils estiment que les camions en Suisse n’ont pas besoin d’une autonomie de 800 km s’ils peuvent faire le plein rapidement et fréquemment à proximité des axes principaux. Certains estiment même que l’avenir du transport durable se fera avec des véhicules à batterie électriques uniquement, ceux-ci proposant déjà une autonomie quasiment suffisante et offrant une plus grande simplicité.