La catastrophe de Hindenburg n’a pas seulement tué 36 personnes à Lakehurst, dans le New Jersey, le 6 mai 1937. Elle a également détruit la confiance du public dans l’hydrogène pendant des décennies. Le dirigeable était littéralement un dirigeable rempli de gaz. L’hydrogène est l’élément le plus simple de l’univers : un proton, un électron, l’atome le plus léger qui soit. Il contient également un violent coup de poing. Lorsque vous mélangez le carburant le plus léger avec de l’oxygène et ajoutez une étincelle, vous obtenez une vaste libération d’énergie. Le public a vu cette énergie se libérer dans le feu et le métal tordu.
La peur s’est installée. Le « facteur de peur de l’hydrogène » est devenu un élément permanent de la psyché culturelle. Pendant longtemps, personne ne voulait toucher à ce truc avec une perche de dix pieds.
Aujourd’hui, nous sommes confrontés à un autre type de crise. Les approvisionnements en pétrole se resserrent. Les émissions étouffent le ciel. Les chercheurs en énergie reviennent à l’hydrogène avec un regard neuf. Il promet une alternative propre. Pas de gaz à effet de serre. Juste de la vapeur d’eau et de la chaleur comme sous-produits. Il a la production d’énergie en poids la plus élevée de tous les carburants disponibles. C’est copieux aussi. Vous pouvez l’extraire du gaz naturel ou le séparer de l’eau.
Mais il y a un piège. Nous nous demandons toujours si les voitures à pile à combustible à hydrogène sont réellement sûres. Et plus important encore, comment l’utilisez-vous ? La technologie existe, mais les obstacles sont considérables.
Le problème du stockage
Le principal problème n’est pas de produire de l’hydrogène. C’est le stocker. Pour obtenir une autonomie significative avec une voiture à hydrogène, vous avez besoin de beaucoup d’essence. La compression de l’hydrogène nécessite une pression immense. La plupart des systèmes actuels compriment le gaz jusqu’à 700 bars. Cela représente environ 10 000 livres par pouce carré.
Gérer cette pression introduit de nouveaux risques. Vous n’avez plus seulement affaire à un gaz inflammable. Vous avez affaire à une bombe compressée. Les chars doivent être incroyablement solides. La fibre de carbone enroulée autour d’un revêtement en plastique est aujourd’hui la solution standard. C’est cher. C’est lourd. Et c’est complexe à fabriquer à grande échelle.
Infrastructure de ravitaillement
Où faites-vous le plein ? Il n’y a pas de stations à hydrogène. Pas vraiment. Le réseau est clairsemé. Vous trouverez peut-être une pompe en Californie, peut-être au Japon ou en Allemagne. Mais dans la plupart des pays du monde, vous n’avez pas de chance. Ce déficit d’infrastructure crée un problème de poule et d’œuf. Les gens n’achèteront pas de voitures sans gares. Les entreprises ne construiront pas de gares sans voitures.
Construire des gares coûte cher. Les pompes doivent gérer la distribution à haute pression en toute sécurité. Ils ont besoin de systèmes de sécurité spécialisés dont les stations-service n’ont pas besoin. Le coût de construction d’une seule station à hydrogène peut s’élever à des millions de dollars. Comparez cela à une pompe à essence standard ou même à un chargeur électrique.
La question de l’efficacité
Ensuite, il y a le débat sur l’efficacité. Les véhicules à pile à combustible à hydrogène sont souvent présentés comme plus propres que les véhicules électriques à batterie (BEV). Mais les calculs deviennent troubles. Vous devez d’abord générer de l’hydrogène. L’électrolyse utilise l’électricité pour diviser l’eau. Ce processus perd de l’énergie. Ensuite, vous le compressez. Ensuite, vous le transportez. Ensuite, vous le mettez dans une pile à combustible pour le reconvertir en électricité pour faire fonctionner le moteur.
Chaque étape ajoute une perte. Les véhicules électriques à batterie se rechargent directement. Moins d’étapes de conversion. Moins d’énergie gaspillée. Les piles à combustible à hydrogène offrent un avantage différent : un ravitaillement rapide et une autonomie plus longue. Mais l’ensemble
L’hydrogène n’est pas une source. C’est un transporteur.
Pensez à l’électricité. Vous ne pouvez pas brûler des électrons dans un piston. Mais vous produisez de l’électricité en brûlant du charbon, du gaz ou du pétrole. Cette électricité est acheminée vers votre prise. L’hydrogène fonctionne de la même manière. Il contient l’énergie créée lors de la production.
Cette distinction est importante car l’hydrogène a besoin d’un apport. Il faut mettre de l’énergie pour le sortir.
Comparez cela au pétrole. Le pétrole nécessite du forage. Pompage. Raffinage. Expédition. Il s’agit d’une chaîne d’approvisionnement désordonnée et géopolitiquement chargée. L’hydrogène nous permet de produire du carburant localement. Cela évite les conflits géopolitiques liés aux réserves pétrolières.
Le problème du méthane
La norme actuelle est en train de se réformer. Plus précisément, le reformage du méthane.
Nous brûlons du gaz naturel pour séparer l’hydrogène des hydrocarbures. C’est la méthode la plus viable aujourd’hui. C’est aussi sale.
Nous revenons à la case départ en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre (GES). La voiture n’émet rien. Mais le processus de production brûle des combustibles fossiles. Cela libère des GES. Le transfert est propre. La création ne l’est pas.
Chemins de production propres
L’électricité propre existe. Énergie hydroélectrique. Vent. Solaire.
L’hydrogène peut être fabriqué de la même manière. Les chercheurs testent l’électrolyse alimentée par des énergies renouvelables. Certains groupes utilisent même des microbes qui mangent des algues. Les microbes excrètent de l’hydrogène sous forme de déchet.
Ces méthodes évitent complètement de brûler des combustibles fossiles. Leur fiabilité est encore en cours d’évaluation. Mais ils ouvrent la voie à un carburant véritablement propre.
Comment fonctionnent les piles à combustible
Les ingénieurs automobiles ont construit des piles à combustible à hydrogène pour résoudre le casse-tête du stockage et de l’utilisation.
Ces cellules utilisent la conversion électrochimique. L’hydrogène est divisé. Les protons et les électrons sont séparés. Cette division génère de l’électricité.
Les électrons circulent à travers un circuit externe. Cela alimente le moteur. Les protons et les électrons se recombinent avec l’oxygène. Le seul sous-produit est l’eau.
Une seule cellule ne produit pas assez d’énergie pour une berline. Les ingénieurs les empilent. Les piles à combustible augmentent la tension et le courant. Rassemblez suffisamment de piles et la voiture bouge.
Problèmes de stockage
Le stockage de l’hydrogène à bord constitue le goulot d’étranglement.
Deux méthodes existent. Gaz sous haute pression. Ou un liquide extrêmement froid. Hydrogène cryogénique.
Les réservoirs sous pression fonctionnent à la pompe. Ils sont lourds. Volumineux.
L’hydrogène liquide nécessite un système embarqué pour le maintenir gelé. Ce système ajoute du poids. Le poids tue l’efficacité. Le véhicule doit transporter l’infrastructure de refroidissement partout. Ce n’est pas pratique pour les véhicules grand public actuels.
Le facteur peur
Les recherches se poursuivent. Les ingénieurs optimisent le stockage. Ils raffinent les piles.
Mais il y a un élément humain. Peur du public.
Les gens imaginent l’hydrogène comme l’essence. Explosif. Volatil. Ils imaginent un accrochage transformant leur voiture en une boule de flammes chauffées à blanc.
La science pourrait briser la physique. Mais si les conducteurs refusent d’acheter la voiture parce qu’ils pensent qu’elle va exploser, la technologie échoue. La prochaine étape n’est pas seulement l’ingénierie. C’est de la psychologie.
Pourquoi l’hydrogène est en réalité plus sûr que l’essence
La peur de l’hydrogène est en grande partie un bagage historique. En pratique, l’hydrogène est souvent plus sûr que les carburants à base de carbone qui circulent actuellement dans nos réservoirs d’essence. L’essence liquide se déverse et se propage. Ça s’accroche. Lorsqu’il s’enflamme, il produit des cendres brûlantes et une chaleur radiante intense qui brûle tout ce qui se trouve à proximité. L’hydrogène ne fait pas ça. L’hydrogène pur brûle sans carbone, ne créant pas de cendres chaudes et générant très peu de chaleur rayonnante.
Il y a aussi la physique de son côté. Si l’hydrogène s’échappe, il ne s’accumule pas sur le sol. Il monte rapidement dans l’atmosphère. Il a moins de temps pour s’accumuler et brûler qu’un carburant plus lourd comme le propane ou les vapeurs d’essence.
Démystifier le mythe Hindenburg
Les partisans et les opposants de l’hydrogène carburant s’emparent de la catastrophe d’Hindenburg. Les opposants parlent d’une mise en garde. Les partisans soutiennent qu’il s’agit en fait d’une exonération pour l’hydrogène.
Le désastre n’a pas été causé par l’hydrogène lui-même. Il s’agissait de la poudre d’aluminium recouvrant la peau du dirigeable pour refléter la lumière du soleil, un matériau équivalent au carburant pour fusée. Le tissu en coton a été imperméabilisé avec de l’acétate hautement inflammable. Lorsque l’incendie s’est déclaré, les flammes d’hydrogène ont brûlé vers le haut en raison de la légèreté du gaz. Cela a laissé les passagers en dessous relativement tranquilles. Trente-cinq des 36 décès sont dus à des passagers sautant du dirigeable. Tous ceux qui sont restés à bord ont survécu.
Le défi du stockage : acier contre composites
Le véritable obstacle n’est pas la sécurité d’utilisation. C’est du stockage. Nous avons besoin de chars qui ne deviendront pas des avertissements en cas d’accident. Quel est le meilleur réservoir de stockage pour empêcher l’hydrogène d’exploser lors d’un accident de voiture ?
L’acier est une option. Ces réservoirs sont suffisamment solides pour transporter de l’hydrogène gazeux de manière fiable. En cas d’accident, un réservoir en acier peut résister à un impact sans se percer ni se rompre. Mais il y a un piège. L’hydrogène est léger et moins dense que l’essence. Pour contenir suffisamment de carburant pour une autonomie raisonnable, un réservoir en acier devrait être beaucoup plus grand qu’un réservoir d’essence conventionnel. Ce serait aussi lourd. Ce poids tue l’efficacité énergétique.
Matériaux avancés et hydrures métalliques
Les matériaux composites semblent plus prometteurs que l’acier. Les réservoirs en polyéthylène sont légers et peuvent être moulés pour s’adapter au châssis d’une voiture. Ils sont conçus pour poudre, absorbant l’énergie d’impact en les réduisant en poussière, libérant apparemment l’hydrogène en toute sécurité dans l’atmosphère.
L’hydrogène peut finalement être stocké dans des matériaux qui emprisonnent l’élément et ne le libèrent qu’en cas de besoin. L’hydrure métallique est l’une de ces technologies. Certains métaux piègent les molécules d’hydrogène dans leur réseau structurel. L’hydrogène reste en sécurité jusqu’à ce que le métal soit chauffé, moment auquel il libère le gaz. Ceci est particulièrement intéressant car la chaleur nécessaire pour libérer l’hydrogène pourrait provenir de la chaleur perdue produite par la pile à combustible elle-même.
Le « facteur de peur de l’hydrogène » n’arrête pas la recherche. Si le monde vient effectivement à manquer de pétrole, ces craintes devront peut-être être mises de côté. La technologie évolue, mais l’infrastructure continue de rattraper son retard.
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- Page d’accueil du DOE américain sur l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables (EERE)
- Institut des Montagnes Rocheuses
- Diffusion radio sur la catastrophe de Hindenburg aux Archives nationales
Sources
- Edwards, Peter P. “Notre peur des stations-service à hydrogène.” Le temps. 21 avril 2008.
- Kruszelnicki, Karl S. “Hindenburg et l’hydrogène”. Société de radiodiffusion australienne. 2004.
- Murphy, Christian. “Différencier les sources et les transporteurs d’énergie.” Conseil américain de l’énergie des consommateurs. 30 juillet 2003.
- “Véhicules à pile à combustible”. Commission de l’énergie de Californie.
- “Stockage de carburant”. Université Princton.
- “Comment ça marche : les piles à combustible PEM.” Économie de carburant.gov.
- “Faits sur l’hydrogène”. Conseil américain de l’énergie des consommateurs. 2003.
- “Production et livraison d’hydrogène”. Laboratoire national des énergies renouvelables. 1er juin 2007.
- “L’hydrogène est-il dangereux ?” Institut des Montagnes Rocheuses.
- “Hydrures métalliques”. Département américain de l’énergie. 6 novembre 2006.
- “Scènes de l’enfer : Herb Morrison – Catastrophe de Hindenburg, 1937.” Archives nationales.
