Les bus à hydrogène à Pau : c’est gonflé !


L’agglomération de Pau vient d’annoncer que la ligne future ligne de BHNS serait exploitée avec des bus électrique à hydrogène. Une première en France et un choix fort pour limiter la pollution sonore et atmosphérique, mais aussi un choix qui pose des questions.

La technologie retenue est de celle de moteurs électriques alimenté par des « piles à combustible » embarquées dans les bus. A partir d’hydrogène stocké dans un réservoir, ces piles à combustibles génèrent de l’électricité  de façon totalement silencieuse et en ne rejetant que de l’eau (produit de la réaction hydrogène-oxygène). L’hydrogène sera fabriqué localement au dépôt des bus à partir d’électricité par des stations d’électrolyse de l’eau.

Mais quelles sont les problèmes que cela soulève ?

Energie propre, mon oeil

Quand on parle de véhicules électriques, tous types confondus, on y associe volontiers l’adjectif « propre », et le dossier de presse remis ici ne fait pas exception : les futurs bus sont vantés -portrait de not’ bon maire à l’appui- comme étant des «  bus propres « zéro émission »« .

Localement c’est exact : pas de rejet de gaz polluants, et niveau sonore très faible par rapport à un moteur thermique (surtout diesel). En ville c’est un avantage important pour la qualité de vie.

Mais avec une vue plus large c’est une autre histoire : il faut bien produire l’électricité d’une manière ou d’une autre, et en France la production est à 70% nucléaire. On peut donc parler en réalité de « bus à énergie nucléaire », dont les polluants sont les déchets nucléaires habituels comme le plutonium, qu’il faut retraiter et stocker cacher sous le tapis. Et ce sera d’autant plus vrai que le dossier de presse précise que l’hydrogène sera produit préférentiellement pendant la nuit, car l’électricité y est en surproduction : c’est exact, mais c’est aussi pendant la nuit que la part du nucléaire monte à quasi 100% dans la production électrique. L' »hydrogène vert » vanté dans le dossier de presse a donc une drôle de tête qui brille dans le noir !!

Ajoutons que les rejets polluants d’un véhicule quelconque ne se limitent pas à ceux de son système de propulsion : les pneumatiques et les freins émettent de grandes quantités de particules fines, dont certaines contiennent des éléments particulièrement toxiques (cadmium…). Et cela concerne évidemment les véhicules électriques autant que les autres.

Un très mauvais rendement

L’autre argument qui remet en cause le côté « propre » de la technologie retenue est son rendement désastreux. Au départ on dispose d’électricité du réseau, et en bout de chaîne on alimente les moteurs électriques du bus avec (évidemment) de l’électricité. Mais entre les deux on a :

  1. électrolysé de l’eau pour produire de l’hydrogène en consommant de l’électricité
  2. compressé l’hydrogène pour pouvoir le stocker dans des réservoirs d’un volume raisonnable
  3. « brûlé » l’hydrogène dans une pile à combustible pour produire l’électricité dans le bus

Bien que les rendements théoriques de ces différentes étapes puissent être assez élevés, le rendement global obtenu en pratique sur des installations opérationnelles n’est que l’ordre de 30% (typiquement 70% pour l’électrolyse, 90% pour la compression, 50% pour la pile à combustible) : pour 1 kWh d’électricité consommée sur le réseau, il n’y a donc plus que 0,3 kWh d’électricité disponible pour le moteur électrique du bus. Les 0,7 kWh restants ont été convertis en chaleur (perdue) comme dans un radiateur électrique.

Ce rendement de 30% est à comparer aux rendements de l’ordre de 80-90% pour un véhicule électrique « conventionnel » à batteries, ou au rendement de quasi 100% des bons vieux trolleybus. On est donc sur une technologie extrêmement énergivore et donc pas très vertueuse ! Elon Musk, le fondateur de la marque de voitures électriques Tesla, la considère même « particulièrement idiote » pour les transports, son seul avantage résidant dans une autonomie pour l’instant supérieure à celle permise par des batteries.

Une technologie encore peu répandue dans les transports

Bien que la technologie des piles à combustible date de plus d’un siècle, le marché des véhicules l’utilisant est encore balbutiant. Comme dit en introduction il n’existe à ce jour aucune ligne de bus à hydrogène en France, et seule une centaine de bus de ce genre circulent en Europe, la plupart du temps dans le cadre d’expérimentations. On est donc très loin de véhicules de grande série, et sans aller jusqu’à parler de prototypes on peut craindre quand même que Pau essuie les plâtres d’un matériel encore en phase de développement/mise au point et largement perfectible. Voir l’expérience de Douai qui avait acheté dans les années 2000 des bus innovants (motorisation hybride GPL-électrique, guidage automatique), avant des les remiser définitivement en 2014 tant les problèmes étaient nombreux (1).

Il faut bien reconnaître toutefois que le dossier passe en revue les différentes autres solutions possibles pour des bus silencieux et sans rejet local de gaz polluants, et qu’il n’en existe aucune d’idéale : les bus à batterie ont une autonomie limitée et de longs temps de recharge, et les trolleybus ou les bus à supercondensateurs nécessitent une lourde infrastructure d’alimentation ou de recharge tout le long de la ligne (ce qui pose des problèmes si la ligne doit être déviée, comme pour le Grand Prix). Les bus à supercondensateurs sont par ailleurs tout aussi récents et potentiellement sujets à des défauts de jeunesse que ceux à l’hydrogène.

Au final, pourquoi ce choix ?

Si aucune solution n’apparaît comme idéale, il aurait peut-être fallu se rabattre sur des solutions moins ambitieuses mais plus éprouvées. Des bus hybrides GPL-électrique auraient pu constituer un compromis acceptable, dans la mesure où ils sont exploités depuis suffisamment longtemps maintenant pour avoir un certain recul sur la fiabilité des matériels disponibles.

Un autre choix a été fait, espérons qu’il ne se révélera pas hasardeux. Mais on peut se demander si ce sont uniquement des arguments rationnels qui y ont conduit, ou si la volonté des élus de mettre Pau sous les projecteurs (« on est les premiers en France à… »), aidée par la force persuasive d’industriels bien organisés et convaincants (j’ai dit lobbys ? Coucou Engie…), n’a pas joué un rôle.

PierU

(1) certains s’en rappellent sans doute, ces bus « innovants » avaient également été envisagés pour Pau pendant la campagne des municipales 2008 par l’équipe de… François Bayrou !

Comments

  1. Toute la différence d’approche entre deux villes et surtout deux pays différents :

    A Pau on nous annonce le choix du bus à hydrogène, avec publication d’un dossier de presse quasi-publicitaire rempli de blabla sur l’hydrogène vert etc…

    A la Chaux-de-Fonds (Suisse), c’est le rapport complet de l’étude technique comparant les différentes solutions possibles qui a été publié :
    http://www.chaux-de-fonds.ch/autorites/conseil-general/Documents/seances_CG/2014/20140630/cg_20140630_04b.pdf

    Communication dans un cas, information dans l’autre…

  2. La raisonnement ne me semble pas complet:
    Si aujourd’hui 70% de l’électricité est d’origine nucléaire, le but à court terme est de descendre à 50% en développant les renouvelables. Or l’énergie renouvelable est intermittente(solaire-éolien). On peut penser , d’ici quelques années, à avoir de l’énergie quasi-gratuite à certaines heures, c’est d’ailleurs déjà le cas dans certains pays.
    Le stockage de cette énergie quasi-gratuite n’est pas aussi stupide qu’on peut le penser pour une utilisation ultérieure pour le transport, même avec de faibles rendements.

    • Demain est un autre jour, comme on dit. Le jour où l’électricité sera produite uniquement avec des sources renouvelables au moins à certaines heures, le problème se posera bien sûr différemment. Mais à part dans certains pays particuliers (Norvège, Québec…) on en est encore très très loin. Et même si on regarde dans un pays donné qui aurait une surproduction renouvelable à un instant T, quelle est la bonne chose à faire :
      – fabriquer de l’hydrogène avec un rendement très faible ?
      – ou vendre son surplus d’électricité à un pays voisin qui peut ainsi éviter de recourir à une centrale thermique ?

      • -Le stockage d’énergie produite par les énergies renouvelable est un problème actuel.
        Les Suisses ont compris depuis longtemps qu’ils peuvent stocker de l’énergie dans les barrages aux heures creuses pour turbiner leur eau aux heures pleines.
        Ils rachètent de l’énergie éolienne aux allemands et la revendent aux européens avec un décalage temporel.
        C’est aussi ce qui se fait dans les Pyrénées dans la centrale de Pragnères depuis plus de cinquante ans, en stockant dans le barrage de Cap de Long.
        -Pour les bus, comme pour les taxis, le besoin d’énergie est intermittent, l’accélération et le freinage sont dominants. La motorisation hybride s’impose, des batteries stockent l’énergie pendant le freinage pour la restituer durant les accélérations (une autre solution expérimentée depuis longtemps est le volant d’inertie). La réduction des émissions de particules est réalisée par la propulsion et par le freinage.
        Si j’ai bien compris, la motorisation hybride pile à combustible – batterie et moteur électrique a été retenue à Pau, comme à Londres d’ailleurs.
        -Est-ce le bon choix?
        La technologie parait coûteuse, mais cette innovation doit réduire le besoin en énergie et le décaler aux heures creuses en limiter significativement la pollution urbaine.
        Mais on a compris depuis longtemps que choix politique ne rimait pas souvent avec choix rationnel, on verra bien…

        • Le pompage-turbinage dans les barrages se fait principalement avec la production nucléaire en heures creuses, c’est la raison pour laquelle la Suisse importe beaucoup d’électricité depuis la France : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_en_Suisse#Importation_et_exportation

          Avec le développement de l’éolien et du solaire en Allemagne, probablement que les grosses pointes de production en heures creuses servent aussi au pompage-turbinage, et que cela va être de plus en plus le cas avec le développement de ces productions. De manière plus générale on est d’accord que le stockage de l’énergie est la condition sine qua non au développement des productions intermittentes comme le solaire et l’éolien, que le pompage-turbinage ne pourra pas tout assurer (le nombre sites n’est pas extensible), et donc qu’il faut développer d’autres méthodes. Mais :
          – comme dit dans l’article reste que le rendement global de la filière hydrogène (30%) est mauvais (celui du pompage-turbinage est de l’ordre de 80%, celui du stockage en batteries est de l’ordre de 80-90%)
          – l’essor des véhicules électriques à batteries est censé fournir une solution de stockage réparti, les batteries pouvant être chargées préférentiellement pendant les moments de forte production/faible demande, voire participer à réinjecter de l’électricité sur le réseau quand le véhicule reste au garage.
          – on est en fait encore à un stade où on ne sait pas encore quelles seront les « bonnes » technologies pour ça. S’engager sur des bus à hydrogène c’est un pari sur l’avenir.

          La solution la plus éprouvée aurait été de mettre des trolleybus, technologie utilisée depuis 100 ans. Certes il faut poser des caténaires, mais ce n’est pas la mer à boire. Et pour le problèmes des déviations temporaires de ligne (comme pour le grand Prix) il existe des trolleybus bi-mode avec un moteur thermique auxiliaire permettant ponctuellement de circuler sans alimentation électrique. Mais bon, le trolleybus ça n’aurait permis de dire « on est les premiers ».

          • Un trolleybus à l’ancienne consomme de l’électricité prise sur le réseau, donc au coût de l’instant d’utilisation. Au freinage, l’énergie est dissipée dans des résistances, elle est donc perdue. La technologie de récupération ne semble toujours pas disponible dans ce cas.
            Un bus hybride pile à combustible-batterie peut être série ou parallèle. L’énergie de freinage et des descentes est récupérée et stockée dans les batteries, pour être utilisée à l’accélération suivante ou à la montée suivante. Selon le profil d’utilisation dans le cas de bus urbain, le besoin en énergie peut être divisé par trois ou plus par la technologie hybride, de plus l’approvisionnement en électricité primaire est anticipé en dehors des heures d’utilisation. On peut donc espérer une consommation d’électricité primaire inférieure à celle des bons vieux trolleybus, et surement moins chère. Il serait intéressant de connaître les prévisions de consommation dans le cas de la ligne N°1 du BHNS de Pau.
            L’énergie primaire sera-t-elle verte ? L’hydro-électricité d’origine nucléaire, recyclée après pompage-turbinage est-elle déclarée verte ?
            Pour la capitale béarnaise, Van Hool va développer son modèle de BHNS « Exquicity » sur la base de celui de Metz. On peut vraiment s’inquiéter du surcoût quand il est écrit qu’il s’agit d’un développement dédié à la ville de Pau. L’expérience des communes réclamant « leur » bus a doit quoi inquiéter, on peut lire dans le cas de Metz :
            « Ce dernier a la particularité de posséder des faces avant et arrière spécifiques au BHNS de Metz »
            L’autre solution est le bus à super condensateur, l’énergie de freinage est stockée dans un super condensateur, lequel peut aussi être rechargé dans des stations ; La RATP, comme la ville de Tarbes ont choisi cette technologie qui permet d’économiser 30% d’énergie. D’après les informations paloises, les offres correspondant à cette technologie étaient plus coûteuses.
            Pour les poids lourds, on peut penser que le transport local du futur utilisera aussi l’hydrogène , le transport du fret longue distance étant assuré par le train.
            « En même temps », le lobby béarnais du BTP, autoproclamé « forces vives », réclame de nouvelles routes pour désenclaver le Béarn, fort du succès de l’autoroute A65 Pau-Langon.

            • Sur les trolleybus l’énergie de freinage n’est pas perdue, elle est injectée dans les caténaires et utilisée par les autres trolleybus qui roulent au même moment. Pas besoin de batteries etc…

              Oui un trolleybus consomme l’électricité du réseau au coût de l’instant d’utilisation, mais quasiment sans aucune perte. Le procédé à hydrogène permet de consommer l’électricité moins chère en heures creuse, mais avec un rendement de seulement 30% ! Donc la consommation d’énergie primaire est 3 fois supérieure à celle du trolleybus, c’est incontournable. Et le coût sera sûrement supérieur aussi, à moins de payer l’électricité 3 fois moins cher en heures creuses (ce qui ne me semble pas être le cas !).

              L’électricité utilisée ne sera pas verte : en heures creuses en France la production est quasi 100% nucléaire.

              • On veut des références.
                La réinjection de l’énergie de freinage dans les caténaires et l’utilisation par les autres trolleys est un projet, il n’y a aucune application à ma connaissance, je demande donc à apprendre. Actuellement, sur les trolleys, la récupération de l’énergie est faite dans des supercondensateurs, et il semble bien que les rendements des technologies soient comparables, même si la souplesse des véhicules autonomes doit avoir une pénalité.
                Pouvoir changer la ligne (prolongement vers le hameau, le zenith , ou autre n’est pas sans intérêt).
                Dans le principe, comment peut-on envisager que des décideurs de tous horizons et de tous pays puissent se tromper à ce point, le calcul de rendement est à leur portée.

                • Il y a très longtemps (oserais-je dire depuis toujours ?) que les trolleybus (ou les tramways) renvoient une partie de l’énergie de freinage dans les caténaires. Techniquement c’est simplissime, le moteur électrique se comportant en générateur quand il est entraîné par les roues.

                  Dans une pente, un trolleybus descendant en mode récupération est freiné par la génération de courant qu’il renvoie sur la ligne.
                  https://fr.wikipedia.org/wiki/Trolleybus

                  En cas de freinage, au début de la course de la pédale, le véhicule freine exclusivement grâce aux moteurs électriques qui fonctionnent en génératrice. Le courant produit est si possible renvoyé aux lignes de contact via le coffre trolley
                  https://fr.wikipedia.org/wiki/Irisbus_Cristalis#Le_frein_rh.C3.A9ostatique

                  Sur ce qui est à la portée des élus, je serais moins optimiste que vous. L’inculture scientifique et technique est partout de nos jours, et les élus ne font pas exception. Il suffit ensuite que quelques beaux parleurs leur vantent « l’hydrogène vert » (lol) et « vous serez les premiers en France »… Enfin, on attend le rapport technique qui a conduit à ce choix à Pau, nul doute qu’il va être publié (re-lol) !

                • Je lis le rapport Chauds de Fonds, considéré ici comme exemplaire et à nouveau référencé ci-dessous.
                  http://www.chaux-de-fonds.ch/autorites/conseil-general/Documents/seances_CG/2014/20140630/cg_20140630_04b.pdf

                  « La récupération d’énergie est donc possible pour les modes électriques dans les pentes descendantes et lors du freinage. Le trolleybus offre la possibilité de réinjecter le courant électrique dans la ligne aérienne et donc dans le réseau pour les autres véhicules. A La Chaux-de-Fonds, il ne circule cependant pas suffisamment de véhicules pour procéder de la sorte et cette récupération n’est pas effective. »

                  Donc la récupération d’énergie des trolleys est une technologie virtuelle aujourd’hui, avec un nombre de véhicules limité; le stockage par super condensateur est utilisé en général.
                  L’Europe a lancé des programmes de recherche pour des stockages statiques au lieu d’être embarqués.

                  Je n’opposerai pas au choix palois une technologie virtuelle….

                • Après avoir affirmé à tort que la récupération d’énergie au freinage n’existait pas (ou n’était qu’un vague projet) sur les trolleybus, voilà que vous la qualifiez de « technologie virtuelle »… C’est ridicule… Alors oui, renvoyer dans les lignes le courant récupéré est moins intéressant si le réseau est de très petite taille, mais ça n’en fait pas une technologie virtuelle. D’autant que :
                  1) rien n’empêche sur un trolleybus d’avoir un stockage local (batterie) de l’énergie récupérée au freinage, et il existe de fait des modèles avec des batteries : https://www.swisstrolleyplus.ch/fr/#swisstrolley-plus
                  2) la technologie du bus hydrogène ne permet pas en soi de récupérer l’énergie de freinage, il faut là aussi des batteries pour le stockage local qui viennent en plus.
                  3) vous mégotez sur les 15% d’énergie économisée par la récupération au freinage, en oubliant les 70% de pertes entraînées par la technologie à hydrogène elle-même, et qui était l’objet de mon article !

  3. Adishatz,
    Merci pour cet article, il n’y a pas que moi que cela fait bondir finalement, et puis sur bien mieux écrit que ce que j’ai pu mettre sur mon mur Facebook.
    Reste que ce qui m’inquiète aussi c’est la faible garde au sol, il ne va pas falloir mettre de dos d’âne. Et son aspect de suppositoire, mais là c’est subjectif.
    Coraument

  4. Larouture says:

    Effectivement cette annonce a retenu mon attention. Sans plus. J’espère que Pau a joué le bénéfice de station pilote et pas au plus malin.
    Si le rendement n’est que de 30%, peut-on quand même espérer des améliorations dans un futur proche ? 

  5. Au mépris de l’intérêt national, M. Bayrou a choisi des bus de marque Van Hool, une société belge qui fait fabriquer ses bus à Skopje. Les ouvriers macédoniens vont sûrement se féliciter de cette excellente nouvelle.

    Il existe pourtant d’excellents constructeurs de bus électriques dont le matériel est produit en France, comme Alstom, Heuliez ou encore Bolloré. Certes, ils ne fabriquent pas de bus à hydrogène, mais comme l’explique l’article, cette technologie est encore confidentielle et n’a pas fait ses preuves.

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