Voiture à voile et à vapeur

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(Québec) BLOGUE / Intéressante dépêche que celle de Reuters sur une voiture à... comment dire... à éthanol-mais-dans-le-fond-à-hydrogène-même-si-c'est-bien-de-l'éthanol-qu'on-met-dedans que Nissan entend mettre en marché en 2020.

Ça a bien sûr piqué ma curiosité parce que je m'adonne à animer un panel sur l'hydrogène demain, à Montréal (pour ceux qui voudraient avoir un suivi sur ce billet : je donne mon cachet 50-50 aux Scientifines et à la Maison Léon-Provancher). Mais il est intéressant pour deux autres raisons, dont on pourra discuter. D'abord parce que la «patente» montre que l'on semble être à une sorte de croisée des chemins pour l'industrie automobile : tout le monde veut délaisser le pétrole, mais on expérimente encore sur le comment. Et ensuite parce que le dispositif mis au point par Nissan illustre bien, il me semble, le fait que malgré de beaux avantages, l'hydrogène vient (comme bien d'autres technologies) avec son lot d'inconvénients.

La voiture à batterie a fait de grands progrès ces dernières années. Les premiers modèles produits commercialement avaient des autonomies tournant autour de 40-50 km, mais (j'exclus ici les marques de luxe) les derniers modèles de Fit, RAV4 et Spark, par exemple, offrent plutôt 150 km, et Hyundai parle de lancer un SUV pouvant rouler 300 km en tout-électrique dans deux ans. Mais cela reste nettement moins que le rayon d'action des voitures à essence (500-600 km) et, fait non négligeable, la recharge prend plusieurs heures. Pas idéal pour monsieur et madame Tout-le-monde.

À cause de cela, certains constructeurs, comme Toyota, croient que l'avenir de la voiture électrique passe par la pile à hydrogène. Celle-ci «brûle» de l'hydrogène, mais pas pour créer de la chaleur ou une explosion, comme dans les moteurs à essence. On utilise plutôt les réactions chimiques entre l'hydrogène et l'oxygène pour créer un courant électrique qui, lui, fournit de l'énergie à la voiture - ce qui donne, comme dans tous les moteurs électriques, un taux de conversion de l'énergie en mouvement bien supérieur à celui des moteurs à explosion.

La pile à combustible permettant déjà des autonomies de 500-600 km, et les réservoirs d'hydrogène se remplissant en quelques minutes, d'aucuns croient que cela pourrait faciliter et accélérer la transition vers des voitures sans GES - en présumant, bien sûr, que l'hydrogène soit produit par des sources renouvelables, et non en réformant du gaz naturel ou du charbon, ce n'est le cas que de 4 % du H2 produit mondialement en ce moment -, car cela ne demanderait pas au consommateur de changer beaucoup ses habitudes. Et c'est un point important, il me semble, même si les partisans de la batterie assurent qu'on finit par «prendre le pli» et prévoir ses recharges efficacement. Plusieurs constructeurs montrent d'ailleurs un certain intérêt pour l'hydrogène.

Cela dit, le H2 vient avec des désavantages assez marqués. Il faut le comprimer énormément pour le faire entrer dans des volumes «gérables» pour une voiture, ce qui implique la conception de réservoirs lourds et encombrants (et coûteux). Et cette compression vient diminuer l'efficacité énergétique de ces voitures, qui est déjà questionnable si l'on tient compte de toutes les étapes. Comme le note le physicien québécois Pierre Langlois sur son blogue Roulez électrique, l'hydrogène ne «rend» qu'environ 75 % de l'énergie qu'il faut pour le produire par électrolyse (soit la séparation de l'eau, H2O, en hydrogène et en oxygène moléculaires grâce à un courant électrique), le quart restant étant perdu en chaleur. Si on ajoute la compression (un autre 10 % sur ce qui reste), le transport (encore 20 % sur ce qui reste), l'efficacité de la production d'électricité par la pile (50 %) et l'efficacité du moteur électrique, on peut perdre autour de 75 % de l'électricité produite au départ à travers toutes ces conversions et ces transferts. La voiture à batterie, elle, n'aurait que 30 % de pertes, même en comptant le transport sur les lignes à haute tension.

Bref, M. Langlois ne voit pas l'intérêt de l'hydrogène. Les chiffres qu'il cite datent d'une dizaine d'années, gardons en tête que des choses peuvent avoir changé depuis, mais il faut aussi dire qu'il est loin d'être le seul physicien/ingénieur à tiquer fort sur ces histoires d'inefficacité énergétique.

Ce document du California Fuel Cell Partnership, qui regroupe plusieurs industries différentes ainsi que le gouvernement de cet État, présente des chiffres d'efficacité énergétique moins spectaculaires que ceux de M. Langlois, mais souligne tout de même une différence assez marquée entre l'hydrogène et la batterie : en comptant toutes les conversions, transport, etc., il faut produire environ 2100 kilojoules d'énergie pour faire parcourir 1 kilomètre de route à une voiture à l'hydrogène, contre environ 1500 kJ/km pour l'auto électrique «classique». Donc environ 50 % plus d'énergie à produire au total pour rouler à l'hydrogène.

Sans rien dire des coûts appréhendés pour les stations-service, beaucoup plus élevés que pour les bornes de recharge...

Et c'est ici que, après un détour inconvenablement long, j'en conviens, on revient à notre dépêche du jour..., De ce que j'en comprends, la nouvelle bagnole de Nissan pourrait, et j'insiste sur le conditionnel ici, pourrait contourner certains de ces écueils. L'idée est que son réservoir sera conçu pour l'éthanol, qui sera sa source première d'énergie. Mais elle sera réellement mue par une pile à hydrogène : l'éthanol (CH2-CH3-OH) servira de «source» d'hydrogène qui, après avoir été «extrait» de la molécule, alimentera une pile à combustible, comme dans les voitures à hydrogène «normales». On devine (l'article de Reuters est muet là-dessus) qu'il y aurait un coût énergétique à convertir l'éthanol en hydrogène, mais l'alcool éthylique est liquide à nos températures (pas besoin de compression ni de réservoir particulier), cela permettrait sans doute de couper d'autres étapes de conversion et de transport coûteuses en énergie, et l'éthanol est plus facile à produire et à transporter - encore que ça ne se fait pas sans problème non plus, loin de là, voir ici.

On verra à l'analyse et à l'usage si ce concept traîne des gros inconvénients, mais ça reste une histoire à suivre, vraiment...

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