La France prépare les biocarburants de seconde génération

Voilà au moins un domaine où la France n'est pas en retard. Même si l'Allemagne est en avance sur nous, notre pays a la chance d'avoir à la fois de la matière première et de la matière grise pour faire avancer le dossier des agrocarburants (c'est un terme qui passe mieux que biocarburants auprès des écologistes). L'actualité vient du fait que le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) et ses partenaires, dont Air Liquide et Choren, viennent de lancer la première phase d'un projet visant à produire des biocarburants de seconde génération. Le site de Bure-Saudron, à la lisière de la Haute-Marne et de la Meuse, va produire à partir de 2011 ce qu'on appelle du BTL : Biomass To Liquids.
Ce site pilote va permettre de tester l'ensemble de la filière, depuis la collecte de biomasse jusqu'à la production de carburants (en passant par la gazéification et la conversion en carburant synthétique par le procédé Fischer-Tropsch). L'usine produira 23 000 tonnes de carburants, dont du biodiesel, du kérosène et du naphta. Précisons au passage que l'ajout d'hydrogène, pour l'amélioration du rendement lors de la conversion de la biomasse, constitue une première mondiale dans ce projet.




Il convient de rappeler que le projet Futurol, qui porte lui sur du bio-éthanol de seconde génération, avait été lancé fin 2008. Le projet est porté par le pôle de compétitivité IAR (Industrie et Agro-Ressources) en Champagne-Ardennes avec le concours notamment de l'INRA, de l'IFP et de Total. L'objectif est de passer du sucre de la betterave et de la graine des céréales à la plante entière pour fabriquer des carburants. On extrait la cellulose de la plante et on utilise des enzymes, d'où le nom d'éthanol ligno-cellulosique. A surface équivalente, on produira plus d'essence verte, sans impact sur l'alimentation. L'objectif est de produire 180 000 tonnes de bio-éthanol par an sur le site de Bazancourt (Marne) et de commercialiser ce produit en 2015, date à laquelle le marché sera prêt à absorber ce carburant.
La France, qui a devancé la directive européenne (5,75 % de biocarburants dans les carburants en 2010) et qui a décidé de porter ce chiffre à 7 %, a certes fait des erreurs (filière désastreuse de l'éthanol E85), mais elle est dans le bon wagon pour les biocarburants de seconde génération.

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PharOS : une électronique plus sûre pour la voiture de demain

En 2011, l'automobile va adopter une nouvelle norme qui va renforcer la fiabilité de l'électronique de bord. La norme ISO 26262 va introduire la notion de sûreté de fonctionnement. C'est ce qui s'applique par exemple à l'aéronautique, le ferroviaire, le nucléaire ou encore certains secteurs de la grande consommation. L'objectif est de hiérarchiser le risque en fonction des pannes et - in fine - de garantir une plus grande fiabilité, avec des composants éprouvés. C'était nécessaire avec la multiplication des aides à la conduite. Il faut savoir que l'électronique embarquée représente aujourd'hui 30 % du coût d'une voiture et que ce marché "pèsera" 230 milliards de $ en 2015. Depuis déjà quelques années, des initiatives voient le jour pour essayer de réduire la complexité, comme par exemple le standard AUTOSAR (le standard d'architecture électronique sur laquelle s'accordent une majorité d'acteurs de l'automobile pour le développement de composants et de logiciels). La sûreté de fonctionnement sera cataloguée comme un bonus-malus, avec une échelle de A à D (du plus neutre au plus critique). Ces niveaux ASIL (pour Automotive Safety Integrity Level) seront déterminés pour la sûreté des composants fournis par les équipementiers.




A l'occasion d'un congrès sur l'électronique automobile qui se tenait à Paris (IAEC : International Automotive Electronics Congress), un consortium a fait l'annonce d'une solution prête pour le marché et applicable à l'industrie automobile. Cocorico : la France est en position de pointe pour une fois. Le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) et Geensys (une société spécialisée dans l'électronique embarquée et le logiciel) sont les animateurs du consortium PharOS avec l'équipementier Delphi. Leur solution, compatible avec le standard AUTOSAR et la fameuse nouvelle norme ISO, permet de réduire les coûts et de garantir une sûreté de fonctionnement. Elle paraît même idéale pour développer des applications temps réel. PharOS a pour ambition de convaincre l'industrie automobile avec une approche orginale qui consiste à nouer des liens avec d'autres secteurs comme l'aéronautique et les transports en commun.

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Premiers retours d'expérience sur la Mini E à Paris

Dans le cadre d'un événement, qui a permis par ailleurs de présenter pour la première fois en France l'Active E et les concepts i3 et i8 du dernier salon de Francfort, le groupe BMW a réuni la plupart des 50 pionniers qui ont roulé en Mini électrique. Ils étaient une quarantaine hier, rassemblés à l'Espace Cardin. J'y étais, d'autant que j'avais été sollicité en tant qu'expert par le constructeur pour animer une partie des débats. C'était un moment très spécial, car si ces hommes et femmes - qui ont postulé par Internet et qui ont été sélectionnés à l'issue d'un procédé très rigoureux - ne se connaissaient pas, ils partagent une même passion pour ce prototype qu'ils ont a-do-ré. Le caractère sportif de la Mini E et son extraordinaire freinage regénératif - qui permet de ralentir sans avoir à freiner, en profitant du frein moteur - ont vraiment séduit.




Ce n'est pas moi qui le dit, mais une étude qui a été menée par l'IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux). Car, tous les conducteurs de Mini E, qui payent pour faire ce test, ont accepté de répondre à des questionnaires très détaillés. Leur avis est unanime : tous les participants ont vraiment apprécié la voiture, à tel point d'ailleurs que quelques privilégiés ont réussi à la conserver et à refaire une deuxième vague de tests. Parmi les enseignements, on note que l'autonomie de 150 km couvre largement les besoins. La moyenne des trajets est de 47 km sur les candidats de la première vague. En général, ils rechargent à domicile 5 fois par semaine, d'autres ayant le réflexe de recharger tous les jours (comme pour leur smartphone). En ce qui concerne la charge, le délai de 9 à 10 h (sur une prise classique) est jugé inadapté, d'où une demande pour une "wall box" qui permet de charger en 4 h.



L'autre information concerne le silence de fonctionnement. L'absence de bruit est à la fois une source de satisfaction et d'inquiétude (car les piétons n'entendent pas), mais personne ne réclame pour autant de bruiteur électronique. Les tests ont permis de faire découvrir à l'entourage des pionniers (c'est le nom des conducteurs de Mini E) ce qu'était une voiture électrique. Car, malgré une communication débridée à ce sujet, la plupart des français ne savent toujours pas si ça existe ou pas. Ceux qui ont eu l'occasion de découvrir la Mini E étaient surpris de voir que la voiture était 100 % électrique (ils la croyaient hybride). Et eux aussi ont changé leur regard sur l'électrique, en raison des performances en matière d'accélération. Certes, il y a eu aussi quelques critiques sur l'habitabilité (une stricte deux places) et le chargeur à domicile (certains ne fonctionnaient pas). Mais, c'est plutôt positif. D'ailleurs, 92 % des testeurs recommandent de passer à l'électrique.



En dehors de ces résultats et des échanges que j'ai pu avoir avec ces clients, j'ai appris deux ou trois petits choses. Par exemple, un expert d'EDF a réussi l'exploit de parcourir 237,5 km avec une seule charge au volant de la Mini E. Certes, il a roulé pendant 5 h pour y arriver en empruntant des routes de campagne, mais quand même...Certains ont réussi plus modestement à faire 180 km. L'autre information concerne le test mené par le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives) avec une Mini E entre Grenoble et Chambéry à l'INES (Institut National de l'Energie Solaire). La voiture, qui a parcouru près de 10 000 km en quelques mois, a été rechargée dans 30 % des cas avec de l'électricité produite à partir de panneaux photovoltaïques.
Enfin, EDF a reconnu que le test de la Mini E était le premier du genre en France. Il prend fin le 12 décembre.

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Renault fera bien des batteries en France, mais pas à Flins

Les batteries du futur de Renault vont entrer en production en 2017. Ce sera en France, mais pas à l'usine de Flins (Yvelines). Un rebondissement assez étonnant, dans la mesure où la marque s'était engagée à faire des batteries sur ce site, où est fabriquée par ailleurs la Zoé. Carlos Tavarès, le DG de la marque au losange, n'a pas précisé où seraient faites les batteries. Par contre, on sait qu'elles seront élaborées avec l'aide du CEA et du fabricant coréen LG Chem, qui compte parmi les leaders mondiaux sur ce marché. Ce dernier prend donc la place de NEC, qui a mis en place une joint venture avec Nissan et qui était jusqu'à présent le fournisseur attitré. En fait, le coréen va venir s'implanter en France et piloter l'installation de l'usine, qui va produire à partir de fin 2015 la génération actuelle de batteries électriques.

Dans le cadre d’un projet d’accord de R& D, dont la signature est prévue en septembre, LG Chem sera associé aux travaux de développement de la technologie de la nouvelle génération de batteries. Le coréen apportera, notamment, tout son savoir-faire industriel en matière de fabrication de batteries à grande échelle. Rappelons que LG Chem fournit en batteries lithium-ion polymère la Chevrolet Volt. L'industriel travaille sur le lithium-ion depuis 1998.
Cet accord renforce par ailleurs les liens avec le CEA, qui travaille avec Renault sur les batteries depuis 2010. Ce partenariat mobilise actuellement environ 200 personnes (2/3 CEA, 1/3 Renault) à la fois sur les sites du CEA de Grenoble (38) et de Saclay (91), et sur le site du Technocentre de Renault à Guyancourt (78). La filière française se met donc en marche, enfin.

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L'île d'Yeu se projette en 2030 et dans l'éco mobilité

Ce jeudi, je vais animer une table ronde pour la municipalité de l'île d'Yeu. De 11h à 12h30 sur le port (quai Martin) et en direct sur la radio locale Neptune FM (http://www.neptunefm.com/), en présence de nombreux invités*, nous allons parler de mobilités. Pourquoi ? Tout simplement parce que l'île vient de lancer une expérimentation, en partenariat avec le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) et le groupe Mobivia (en particulier son enseigne Altermove dédiée à la mobilité). Le test consiste à proposer une quarantaine de modèles à énergie électrique (vélos à assistance, scooters et voitures) en location (avec le concours d'un loueur local), pendant la saison estivale. L'île d'Yeu, qui compte 5000 habitants à l'année, voit sa population très fortement augmenter et la mobilité électrique, avec des véhicules partagés, peut être l'occasion de résoudre les problèmes de déplacement.

Mais, cette expérimentation ne va pas s'arrêter là. L'île d'Yeu, qui a déjà servi de terre d'expérimentation dans le passé, et qui a la chance de compter quelques VIP dans les résidences secondaires, a un projet ambitieux pour le futur. Baptisé "île d'Yeu 2030", le projet vise à concrétiser la mobilité électrique. La municipalité, qui a fait l'acquisition de 3 exemplaires de la Think City, se donne des objectifs : 10 % du parc de l'île en véhicules électriques en 2014, 20% en 2020 et 30 % en 2030. Venturi et Veléance sont associés au projet, tout comme DBT pour les bornes. Parallèlement, l'île d'Yeu veut encourager les autres formes de déplacement, que ce soit le véhicule partagé, le vélo et le bus. Les smartphones joueront un rôle dans le choix du mode de transport.
Ce que je trouve intéressant, c'est l'approche globale. L'île d'Yeu souhaite mettre l'accent sur les énergies renouvelables (éolien, solaires, énergies marines) pour assurer son indépendance énergétique, mettre en place des smart grids pour piloter intelligemment la recharge et la consommation électrique et explorer d'autres voies comme la pile à combustible. Tout cela, conjugué au tout numérique (Internet par fibre optique, tablettes tactiles pour personnes dépendantes, formation en 3D, réalité augmentée) peut faire de l'île d'Yeu une vitrine du savoir-faire français.

Ecouter le podcast : http://www.neptunefm.com/podcasts-j-vous-dis-pas-emission-sp-ciale-jeudi-28-juillet-2012-456-2.html

*Bruno Noury, maire de l’île d’Yeu
Bernard Perrin, conseiller général
Jacques Auxiette, Président de la région Pays de la Loire
Eric Lemaitre, CEA (Direction de la recherche technologique), Responsable Grands Comptes et relations institutionnelles
Christian Contzen Conseiller scientifique auprès de la DRT au CEA
Thibaut Derville, directeur de Betterway
Olivier Lourdel, directeur d’Altermove
Patrick Villalon, SYDEV
Joelle Kergreiss, Ademe

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Toyota explore la convergence entre le véhicule électrique et l'habitat

Dans le débat actuel sur l'électrification de l'automobile, la marque japonaise ne va pas se contenter de faire tester une centaine de Prius hybrides rechargeables (VHR) à Strasbourg. Elle est impliquée également dans un programme de recherche avec l'INES (Institut National de l'Énergie Solaire) et le CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique), à Chambéry et à Grenoble, pour une étude sur la convergence énergétique bâtiment-transport. Cet automne, 10 Prius hybrides rechargeables vont être expérimentées avec différents démonstrateurs photovoltaïques de l'INES (stations de recharge solaire, maisons individuelles) afin de valider le couplage des nouvelles technologies de l'énergie solaire pour le transport et l'habitat.




L'idée est à la fois simple révolutionnaire. Sachant qu'en France la moitié des personnes fait moins de 16 km par jour pour les déplacements domicile-travail, et qu'un véhicule hybride consomme entre 150 et 200 Wh/km en mode électrique, l'énergie nécessaire se situe alors entre 2,4 et 3,2 kWh par jour. Cette énergie pourrait être fournie autrement que par le réseau électrique classique. C'est là qu'intervient l'énergie solaire. Une surface de 1m², recouverte de modules photovoltaïques standards, peut produire annuellement entre 130 kWh et 190 kWh selon que l'on se trouve à Lille ou à Marseille. Autrement dit, de quoi fournir l'énergie nécessaire pour parcourir près de 1000 km en mode électrique sur une année dans les conditions optimales.

D'un point de vue global, il est donc tout à fait envisageable de concevoir des bâtiments dont la toiture assure pour moitié les besoins internes en électricité, et pour l'autre moitié les besoins en mobilité des occupants. C'est en ce sens que l'on peut parler de convergence solaire photovoltaïque-bâtiment-transport. Les bâtiments vont, d'une part, évoluer progressivement du statut de consommateur d'énergie à celui de producteur : c'est le concept récent de « bâtiment à énergie positive ». D'autre part, les transports vont inéluctablement passer des carburants pétroliers à une palette comprenant les biocarburants, l'électricité et l'hydrogène. En parallèle, les réseaux électriques vont devoir mieux intégrer les générateurs à base d'énergies renouvelables qui sont par nature intermittents. Les flux énergétiques devront y être bidirectionnels. C'est ce qu'on appelle le "Smart grid", en français : "réseaux intelligents".



Jusqu'à présent, les recherches sur l'automobile et le bâtiment ont été menées de façon séparée. Il apparaît donc logique, dans la mesure où la nécessité de stocker l'énergie est un point commun évident, de mener une approche globale. N'oublions pas que le véhicule s'abrite en général près du bâtiment, que le bâtiment (résidentiel, tertiaire, industriel ou commercial) est l'endroit où le réseau recharge le véhicule, et que le véhicule, immobile la majeure partie du temps, pourra à l'avenir aider le bâtiment ou le réseau électrique à effacer certaines pointes de la demande énergétique et conséquemment à minimiser la facture de l'usager ou de l'exploitant.



Le but de ce partenariat technologique est d'explorer les convergences entre les visions "bâtiment" et les visions "transport", qui peuvent conduire à une optimisation du système énergétique global.
Un des défis est de bien identifier les possibilités en termes de :
- lieux de captation des énergies (parking, travail ou domicile)
utilisation du stockage (en fonction des quantités d'énergie et des durées de stockage en jeu mais aussi en considérant les - possibilités de stockage stationnaires ou embarquées)
- conversion / gestion des flux d'énergies et gestion des demandes pour optimiser l'utilisation du réseau électrique.
Certains constructeurs, qui se prétendent "architectes de la mobilité", pourraient en prendre de la graine. Car, Toyota mène un projet qui fera avancer l'ensemble de la filière. Et ça se passe en France.
Pour en savoir plus :
http://www.ines-solaire.com/
http://www.cea.fr/

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Le CEA et la filière hydrogène (4ème partie)

Pour ce quatrième et dernier volet, consacré à une filière méconnue par bon nombre d'automobilistes (alors, imaginez les politiques...), je vais vous parler des différentes formes du stockage à bord de l'hydrogène. Vous le savez, l'autonomie est bien supérieure (500 km aujourd'hui), par rapport aux batteries des véhicules électriques et le plein prend moins de 5 mn. Le carburant - même s'il faut parler plutôt de vecteur d'énergie - est stocké sous forme gazeuse dans l'automobile et on se dirige vers le stockage solide pour les véhicules plus lourds.

Pour le stockage gazeux, le CEA* a développé des réservoirs compatibles avec des pressions de service de 700 bars. La partie interne du réservoir (le liner), assurant l’étanchéité de l’hydrogène, est réalisée en polymère selon un procédé innovant de synthèse et transformation simultanées (brevetés par le CEA). La coque composite externe assure quant à elle la résistance et la protection mécaniques. Elle est constituée par enroulement filamentaire et utilise des matériaux issus de l’aéronautique comme les fibres de carbone haute résistance.
Ce type de réservoir satisfait aux normes européennes, à la fois en durée de vie (15 000 cycles de remplissage sans perte notable de propriétés), d'étanchéité (avec un taux de fuite 20 fois inférieur à la valeur demandée par la norme, qui est de 1cm3/L/h) et surtout de sécurité. Sur ce dernier point, qui suscite bien des interrogations, les réservoirs du CEA ont démontré leur résistance à des pressions internes supérieures à la pression d’éclatement fixée par la norme (1 575 bars, près de 2,3 fois la pression de service).

Le stockage liquide est plus confidentiel. On se souvient qu'il a été mis en avant par BMW, lors du développement de la Série 7 Hydrogen. Cette technique de stockage cryogénique offre aujourd’hui les meilleures performances en termes de masse et de volume (l'hydrogène occupe un volume de 0,38 litre/kWh). Mais, elle présente deux inconvénients importants : la liquéfaction est très gourmande en énergie et la sécurité des réservoirs est plus difficile à assurer (phénomène de boil-off** et fragilité des réservoirs). Rappelons que l'hydrogène liquide est stocké à 253 degrés et qu'il faut ensuite le réchauffer à bord. Une vraie usine à gaz !

Le stockage solide est une voie à plus long terme. Mercedes a communiqué sur ce point, lors de la présentation de son concept F125, lors du dernier salon de Francfort. Mais, la technologie semble pour le moment hors de portée dans l'automobile, en raison du poids des hydrures. Le CEA-Liten développe des réservoirs pour des applications dites lourdes, par exemple pour les gros engins agricoles ou les bateaux. Un prototype de réservoir contenant près de 2 kg d’hydrogène a ainsi été réalisé et testé fin 2011, en collaboration avec la société AGCO sur un tracteur. La chaleur de la pile à combustible, à environ 60 C, suffit à libérer l’hydrogène du réservoir. Le CEA souhaite développer une filière industrielle de matériaux hydrures bas coût. Ces matériaux, souvent historiquement développés pour des applications métallurgiques de pointe, sont en effet encore trop onéreux. C'est la raison pour laquelle le CEA recherche également de nouveaux partenaires industriels pour lancer une première filière française de réservoirs embarqués pour véhicules lourds.

*Dans son centre du Ripault, près de Tours, où il a mis en place une plateforme de transfert de technologies baptisée Alhyance, sur laquelle sont réunies toutes les compétences et techniques pour la fabrication des réservoirs composites haute pression. Cette plateforme permet également de procéder aux tests de performances et de sécurité des réservoirs d’hydrogène.
**Fuite par évaporation

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Le CEA et la filière hydrogène (troisième partie)

Dans ce troisième volet de cette série sur l'hydrogène, qui en comportera quatre, j'ai choisi de parler de la pile à combustible. Le CEA-Liten développe des piles pour l'automobile, avec des membranes échangeuses de protons (PEMFC, pour Proton exchange membrane fuel cell). On se souvient notamment de la pile de 80 kW, baptisée GENEPAC, et réalisée en partenariat avec PSA Peugeot Citroën. Présenté en 2006 et intégrée trois ans plus tard sur le concept 307 E-Pure, elle compte encore parmi les plus performantes dans le monde, en raison de son rapport puissance-compacité, (1,4 kW/kg et 2,1 kW/L).

Mais aujourd'hui, le CEA explore davantage la complémentarité de l'hydrogène avec le véhicule électrique à batterie. Ainsi, la pile à combustible devient en quelque sorte un prolongateur d’autonomie. Cette fonction a été démontrée, une fois de plus avec PSA, sur la 307 CC FISYPAC. La voiture comprenait une pile de 20 kW (avec 4 kg d’hydrogène embarqué dans des réservoirs sous pression à 700 bars), associée à un moteur électrique de 15 kW, pour une autonomie de près de 500 kilomètres.
Avec des batteries et des piles modulables selon la puissance souhaitée, le concept peut être décliné selon différents cahiers des charges.

A l'inverse des grands constructeurs, comme Daimler, Hyundai ou Toyota, le CEA a choisi de cibler les marchés de niche. C'est ainsi qu'il a choisi de transférer au savoyard Symbiofcell des technologies de la pile GENEPAC. C'est ainsi qu'est né le premier site français de production industrielle de pile à combustible pour les transports. Symbiofcell propose des chaînes de traction électrique pour des véhicules utilitaires très spécifiques – une dameuse par exemple – où la PAC peut présenter un réel avantage concurrentiel. Mais dans l'immédiat, son projet phare est le Kangoo ZE avec une pile à combustible en tant que prolongateur.
Le CEA a mis en place une ligne-pilote pour la conception et la fabrication de piles, notamment pour le compte de Renault et de Michelin.
Demain, nous conclurons cette série par le stockage de l'hydrogène.

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Le CEA et la filière hydrogène (deuxième partie)

Dans ce second volet, je vous propose de parler d'hydrogène vert. Nous avons vu la dernière fois qu'il était possible de produire avec moins de CO2, grâce à l'électrolyse haute température (un démonstrateur est prévu en 2013, une production en petite série pourrait démarrer vers 2015). Il se trouve que ce procédé est un peu plus cher (2,5 euro par kg, sur la base de 500 tonnes par jour, contre 1,5 à 2 €/kg pour le reformage du gaz naturel, en fonction du prix du gaz). Mais, il est en fait plus compétitif. Selon le CEA, on pourrait atteindre un prix compris entre 5 et 10 € le kg "à la pompe" dans l'automobile. Ce coût serait assez comparable à celui de l'essence dans le futur, si l'on prend comme référence une consommation de 5 litres aux 100 km et un carburant à 2 euros le litre, sachant que 1 kg d'hydrogène permet de faire 100 km.

Pour amorcer la production de cet hydrogène vert, le CEA préconise de le coupler avec les énergies renouvelables. Le principe est d’utiliser l’électricité excédentaire en heures creuses, à partir de l'éolien et du solaire, pour produire de l’hydrogène. Celui-ci peut alors servir à alimenter une pile à combustible qui fera alors du courant électrique, ou peut être injecté dans le réseau de gaz naturel. Plus simplement encore, on peut aussi utiliser l'hydrogène dans une station-service.

Une plateforme expérimentale, baptisée MYRTE (Mission hydrogène renouvelable pour l’intégration au réseau électrique) a été mise en service en Corse, à Ajaccio. Elle est constituée d’une centrale photovoltaïque d’une puissance installée de 560 kWc sur 3 700 m2. La plateforme stocke l’énergie photovoltaïque via un électrolyseur (débit de 40 Nm3/h), qui convertit l’électricité ainsi obtenue en hydrogène et oxygène pendant les heures de faible consommation. Cette énergie est ensuite restituée au réseau via une pile à combustible de 100 kW (qui reconvertit l’hydrogène et l’oxygène en électricité), pendant les heures de forte consommation, en particulier le soir alors que les panneaux photovoltaïques ne produisent plus.
Le projet est menée avec Helion, une filiale d'Areva.

Une autre idée consiste à utiliser l’hydrogène pour recycler le CO2 (concept « power to gas »). Quand il est combiné au gaz carbonique, l'hydrogène permet de former n’importe quel hydrocarbure, et notamment du méthane ou gaz naturel. Autrement dit, on pourrait se servir d'hydrogène (vert quand il est produit par les énergies renouvelables, ou classique par l’électricité nucléaire la nuit), pour transformer le CO2 émis par certaines usines en gaz naturel injecté dans le réseau, ou en tout autre combustible hydrocarboné. Le recyclage du CO2 et le stockage de l’électricité sont ainsi réalisés conjointement.
Après ces développements sur la production, on va s'intéresser la prochaine fois aux piles à combustible. Un sujet plus automobile.

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Le CEA et la filière hydrogène (première partie)

Le CEA (énergie atomique et énergies alternatives) travaille depuis de longues années sur l'hydrogène et la pile à combustible. Il a fait le point cette semaine sur ses projets de recherche. Alors que dans le monde entier, les constructeurs et certains pays (la Norvège et la Grande-Bretagne) accélèrent, avec des premiers modèles prévus dès 2014, la France semble prendre son temps. Quoi qu'il en soit, les choses avancent dans certains domaines. Le CEA s'intéresse notamment à la production décarbonée de l'hydrogène : un point stratégique pour le futur.

Aujourd’hui, un peu plus de 900 000 tonnes d’hydrogène sont produites et consommées chaque année en France. La production se destine à essentiellement à la chimie (production d’ammoniac) et au raffinage. Mais, la quasi-totalité de l’hydrogène produit aujourd’hui provient de la décomposition d'hydrocarbures. Le principal procédé est le vaporeformage du méthane : il s’agit de « craquer » un hydrocarbure (le méthane), en présence de vapeur d’eau et de chaleur, pour le séparer en ses deux composants majeurs : H2 et CO. L’hydrogène produit aujourd’hui par vaporeformage du méthane coûte environ 1,5 €/kg d’H2 (prix de production en usine, sans compter la distribution). Ce procédé génère environ 10 kg de CO2 par kg d’H2 produit. Ainsi, les procédés de production d’hydrogène sont responsables de 1 à 2% des émissions totales françaises de CO2.

Pour y remédier, le CEA propose de passer par l'électrolyse. Ce procédé consiste à décomposer l’eau en oxygène et hydrogène avec un courant électrique. Le problème est que le procédé classique à basse température (à 100 degrés) consomme du courant électrique et s'avère plus coûteux. En conséquence, les émissions de CO2 sont de 20 tonnes, 5 tonnes ou de l’ordre de 0,3 tonnes par tonne d’hydrogène, selon que l’on utilise respectivement le mix électrique européen ou français sans captage de CO2, ou une énergie d’origine 100% nucléaire et renouvelable. Moins de 1 % de l'hydrogène produit en France passe par l'électrolyse.

C'est pourtant une voie qu'il est possible de privilégier pour le futur, à condition d'opter pour l'électrolyse à haute température (EHT), entre 700 C et 800 C. Le rendement est amélioré de 40 % par rapport à des électrolyseurs à basse température (à 100 degrés). Le CEA a testé avec succès un équipement de ce type, qui arrive à un taux de conversion de la vapeur d'eau en hydrogène de l'ordre de 77 %. Pour que l’EHT soit économiquement intéressant face aux procédés fossiles, l’objectif est d’approcher un coût de procédé de 2,5€/kg d’hydrogène produit (pour une production massive, avec une électricité à 40 €/MWh). Une étude économique menée au 1er trimestre 2012 montre que cette cible est désormais atteignable avec les solutions techniques actuellement développées et testées expérimentalement par le CEA.
La prochaine fois, on parlera du prix de l'hydrogène et de l'intérêt de coupler sa production avec celle d'électricité renouvelable.

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