Spécial Energie

Interview 5
“L’avenir énergétique passe par l’hydrogène” - Entretien avec Pierre Beuzit, président du CNRT Ineva et d'Alphea Hydrogène
Rail & Recherche n°45 - octobre/novembre/décembre 2007

Le problème majeur des émissions de gaz à effet de serre des voitures, doublé de celui de la dépendance au pétrole, impose au monde des transports -et à l’industrie automobile en particulier- d’explorer de nouvelles voies énergétiques. Celle de l’hydrogène apparaît comme la plus prometteuse.

• Diplômé de l’École centrale de Lyon et docteur en physique nucléaire, il a mené sa carrière à partir de 1972 au sein de Renault, comme directeur de la Recherche de 1998 à 2005.
• Depuis 2005, il est président du Centre national de recherche technologique Ineva, qui travaille sur le développement de l’hydrogène dans la filière des transports.
• Début 2006, il a également pris la présidence d’Alphea Hydrogène, pôle de compétences européen sur l’hydrogène et ses applications.
• Il siège au sein de plusieurs instances d’enseignement supérieur et de recherche : conseil d’administration de l’École centrale de Lyon, conseil d’évaluation de l’École des mines, conseil scientifique de Supelec, comité stratégique des domaines technologiques énergétiques, conseil d’orientation stratégique du pôle de compétitivité “véhicule du futur”…

Rail & Recherche : Quelles sont les voies de progrès énergétique possibles pour l’automobile ?
Pierre Beuzit : La première est de continuer à améliorer l’efficacité énergétique des voitures, principalement en les allégeant, tout comme le fait l’industrie ferroviaire pour les trains. La seconde piste est celle des biocarburants - qui pourraient couvrir au maximum 7% des besoins énergétiques du transport en Europe, tous modes confondus - et les carburants de synthèse, produits à partir de la biomasse mais aussi du gaz naturel comme au Qatar ou du charbon comme en Chine. Au niveau mondial, on peut attendre de ces carburants non pétroliers une couverture d’environ 30% des besoins énergétiques de l’automobile. La troisième voie pour la voiture du futur, c’est l’électricité. Cette énergie offre une souplesse d’utilisation de plus en plus exploitable dans différentes fonctions du véhicule (freinage, suspension …) et à terme dans sa propulsion. Mais des difficultés restent à surmonter : comment produire et stocker cette énergie électrique dans un véhicule.

R & R : Où en est la recherche sur cette question ?
P. B. : Aujourd’hui, les meilleures batteries peuvent stocker 120Wh/kg, l’objectif étant d’atteindre 300Wh/kg. Comparé au rendement de l’essence - 12000Wh/kg - on voit bien que l’usage des batteries reste très limité ! Pour envisager une solution plus intéressante, il faut regarder du côté de l’hydrogène et de la pile à combustible. Et là, première difficulté : la “fabrication” de l’hydrogène. On en produit environ 60 millions de tonnes par an à l’échelle mondiale, principalement utilisées pour le raffinage pétrolier et la production d’ammoniaque. Le procédé utilisé, le “reformage”, consiste à séparer le carbone de l’hydrogène, la matière première essentielle étant le gaz naturel. Autre procédé de production en fort développement : l’électrolyse de l’eau, dont les procédés industriels sont très compétitifs avec des rendements énergétiques de 75%, encore à améliorer. Enfin il y a des procédés de thermochimie, encore peu exploités pour des raisons techniques, qui permettent d’extraire l’hydrogène de l’eau à très haute température. L’énergie solaire et les réacteurs nucléaires de 4e génération ouvrent des perspectives considérables pour la production d’hydrogène. Pour ce qui est de la distribution, le réseau du gaz peut transporter de l’hydrogène. Donc, à terme, il y en aura à la pompe pour faire rouler les voitures.

R & R : À quel horizon vous situez-vous ?
P. B. : L’horizon est surtout fonction des besoins en investissements, à savoir des centaines de milliards d’euros rien qu’à l’échelle européenne. Et puis même si ce ne sont pas eux qui retardent l’échéance, il y a encore des questions techniques à résoudre. Le problème du stockage de l’hydrogène à bord d’un véhicule subsiste. Une voiture moyenne consommerait 1 kg d’hydrogène au 100 km. 1kg d’hydrogène, c’est 11 m3 ! On sait le comprimer à très haute pression, mais là encore il faut de l’énergie, et c’est dangereux. Ce n’est donc pas une solution pérenne pour l’automobile. Pour des raisons du même ordre, la liquéfaction non plus. La voie possible est le stockage solide. Un projet étudie l’infiltration d’hydrogène sous pression dans un bloc d’alliage métallique pas plus grand qu’une boîte à chaussures, capable de le restituer sous l’effet de la chaleur. Le rendement massique n’est pas encore suffisant, mais cette solution permettrait une autonomie de l’ordre de 500 km pour un poids équivalent à celui d’un réservoir d’essence. Quant aux recherches sur les piles à combustible, elles progressent à grands pas : on obtient déjà des rendements énergétiques de l’ordre de 60%.

R & R : Peut-on fixer la date de naissance de la voiture à hydrogène ?
P. B. : Technologiquement, on peut imaginer disposer de solutions industrialisables aux alentours de 2020. D’ici là, une étape intermédiaire pourrait voir le jour vers 2015. Plusieurs constructeurs travaillent en effet sur un système de reformage à bord. De la taille d’une valise, il pourra transformer les carburants pétroliers en hydrogène, ce qui permettra de multiplier par deux le rendement par rapport aux moteurs à combustion interne modernes. En termes d’émission de CO2, on descendrait ainsi à 80 g/km par véhicule contre 160 à l’heure actuelle. Cette hypothèse d’hybridation serait déjà un progrès appréciable !

R & R : Qui est chef de file dans ces avancées ?
P. B. : Toute la planète s’en préoccupe. Depuis 2004, un programme international pour l’économie de l’hydrogène (IPHE) réunit tous les grandes nations. La Chine et l’Inde notamment sont très actifs, les États-Unis aussi bien sûr. En Europe, une plate-forme d’industriels et de chercheurs travaille au développement de la filière hydrogène. C’est tout le système énergétique mondial qu’il s’agit de transformer. Un bouleversement à la fois technologique et économique qui prendra beaucoup de temps. Au-delà de l’automobile, tous les modes de transports sont concernés, l’habitat également avec la cogénération (électricité + chaleur )… Le frein humain est important, il faudra faire évoluer les mentalités et surtout développer et diffuser un savoir-faire. Convertir les ingénieurs à ces nouvelles technologies implique de pouvoir les diffuser à travers l’enseignement. Aujourd’hui, les choses se situent encore au niveau de la recherche prospective.