Le fonctionnement d’une station hydrogène
La transition vers une mobilité durable est en route, et les véhicules à hydrogène gagnent du terrain dans cette course vers la réduction des gaz à effets de serre et l’amélioration de la qualité de l’air. Essentielles dans le développement de cette mobilité bas carbone, les stations de recharge hydrogène sont au cœur des projets. Mais comment fonctionnent-elles ? Découvrez l’anatomie et le fonctionnement des stations hydrogène.
Stations hydrogène en Europe : un point sur le cadre réglementaire (AFIR)
Le règlement sur le déploiement d’une infrastructure pour carburants alternatifs (#AFIR) s’inscrit dans le cadre du paquet “Ajustement à l’objectif 55” (Fit for 55). Présenté par la Commission européenne le 14 juillet 2021, ce paquet permet à l’UE de réduire ses émissions nettes de gaz à effet de serre d’au moins 55 % d’ici 2030 par rapport aux niveaux de 1990 et d’atteindre la neutralité climatique en 2050.
Côté mobilité hydrogène, le règlement prévoit des stations de ravitaillement pour les voitures et les camions, déployées dans tous les nœuds urbains et tous les 200 km, le long des axes principaux.
« Afin de garantir l’interopérabilité, toutes les stations de ravitaillement en hydrogène ouvertes au public devraient au moins fournir de l’hydrogène gazeux à 700 bars. Le déploiement de l’infrastructure devrait également tenir compte de l’émergence de nouvelles technologies, telles que la technologie de l’hydrogène liquide, qui offrent une plus grande autonomie aux véhicules utilitaires lourds et devraient constituer le choix technologique privilégié de certains constructeurs automobiles » précise le règlement qui met également l’accent sur l’expérience utilisateur en précisant que les usagers devront pouvoir payer facilement et en toute transparence.
Le saviez-vous ?
L’AFIR a été adopté le 25 juillet 2023 par le Conseil Européen.
Les différents types de Station de recharge Hydrogène
Il faut distinguer 2 types de station de ravitaillement hydrogène :
. Les stations hydrogène de production et de distribution qui intègrent sur place un électrolyseur, produisant ainsi de l’hydrogène via le procédé de l’électrolyse (l’eau liquide devient Oxygène et Hydrogène gazeux grâce au procédé d’électrolyse) ;
. Les stations hydrogène de distribution alimentées par une source extérieure.
De plus en plus de projets de développement de production d’hydrogène par électrolyseur voient le jour en Europe. Ce développement permettra à terme de :
. Diminuer le prix de la molécule d’hydrogène ;
. Améliorer le bilan total du cycle de vie des véhicules à hydrogène
Cycle de vie des véhicules à hydrogène
On estime l’impact du cycle de vie d’un utilitaire :
. 42 tonnes d’eqCO2 lorsqu’il roule au diesel ;
. 38 tonnes lorsqu’il roule à l’hydrogène produit par vaporeformage est transporté par camion à 200 bars ;
. 31 tonnes lorsqu’il roule à l’hydrogène produit par vaporeformage est transporté par camion à 500 bars ;
. 15 tonnes lorsqu’il roule à l’hydrogène produit via un électrolyseur alimenté par le mix-énergétique ;
. 11 tonnes lorsqu’il roule à l’hydrogène produit via un électrolyseur alimenté par électricité verte (l’hydrogène vert).
(Source = ADEME, Analyse de cycle de vie relative à l’hydrogène)
Le Fonctionnement d’une Station Hydrogène
Qu’elles soient station hydrogène de production et distribution, ou borne hydrogène de distribution, le fonctionnement d’une station-service hydrogène est identique.
1/ Source de l’hydrogène : L’hydrogène peut être produit sur place ou acheminé depuis une source extérieure.
2/ Compression : L’hydrogène est comprimé à une pression élevée, jusqu’à 1 000 bar, pour un stockage et une distribution efficaces. Il existe plusieurs technologies de compression en fonction des pressions et des débits de service.
3/ Stockage : L’hydrogène comprimé est stocké dans des réservoirs haute pression fabriqués à partir de matériaux composites renforcés ou en acier. La gestion des stocks fait partie intégrante du pilotage de la station.
4/ Distribution : L’hydrogène peut être refroidi dans un échangeur thermique avant d’être transféré dans le réservoir du véhicule en suivant un protocole de distribution définissant des rampes de remplissage spécifiques au véhicule branché pour un ravitaillement en tout sécurité.
Pour assurer une compatibilité entre les stations et les véhicules, des protocoles de distribution standardisés ont été développés. Les deux principaux protocoles de distribution sont les suivants :
. Norme H70/H35 : Cette norme se réfère aux protocoles de distribution à des pressions de 700 bars et 350 bars. Elle fait référence à la pression de service des réservoirs dans les véhicules. Le choix de pression des réservoirs est fait par le fabricant en fonction de ces contraintes d’autonomie, du volume embarqué, de la masse du véhicule.
. Norme SAE J2601 : Cette norme spécifie des protocoles de distribution à des pressions de 350 bars et 700 bars, adaptées aux besoins des véhicules légers et lourds. Le J2601 définit également des rampes de remplissage adaptées à la typologie des véhicules : la MC Formula et la méthode des tables. Atawey est le 1er fabricant français à avoir intégré la MC Formula.
5/ Recharge du véhicule : Le principe de recharge est similaire à une station-service traditionnelle. L’usager connecte le flexible de distribution de la station à la prise d’hydrogène du véhicule.
La vitesse du ravitaillement en hydrogène dépend de plusieurs facteurs : la taille et la pression du réservoir, et la température extérieure et de refroidissement de l’hydrogène distribué.
L’hydrogène est ensuite stocké dans le réservoir jusqu’à ce qu’il soit converti en électricité par la pile à combustible.
Le saviez-vous ?
L’unité de remplissage d’un véhicule à hydrogène est le bar et non le litre.
Et d’ailleurs : comment fonctionne un moteur à hydrogène ?
Une fois l’hydrogène à bord du véhicule, il réagit avec l’oxygène de l’air ambiant dans une pile à combustible. Il produit alors de l’électricité, qui alimente ensuite le moteur électrique du véhicule, assurant la propulsion. Le seul déchet produit par cette réaction ? De la vapeur d’eau ! C’est pour cela qu’on parle de mobilité décarbonée.
Quel est l’intérêt de l’hydrogène par rapport à une batterie pour les voitures ?
Avantages et Défis des Bornes Hydrogène
La mobilité hydrogène offre une recharge plus rapide que pour les véhicules électriques, une grande autonomie et aucune émission à l’échappement, sauf de l’eau. En effet, l’hydrogène étant un carburant à haute densité énergétique, la recharge des véhicules est comparable à celle des stations-service traditionnelles.
Autre avantage : les stations-services à hydrogène sont flexibles et peuvent être installées à proximité des voies de circulation, ce qui facilite l’accessibilité pour les véhicules.
Quels sont les inconvénients de l’hydrogène ?
L’implantation des stations-services hydrogène fait face à certains défis, tels que le coût élevé de production de l’hydrogène et le besoin d’étendre le réseau de stations pour mailler les territoires et ainsi permettre le déploiement des véhicules à hydrogène.
Pour trouver un équilibre économique, la filière doit passer à l’industrialisation de la production d’hydrogène dans les prochaines années, comme des stations et tout autre composante nécessaire au développement de la filière en accord avec l’évolution des normes et réglementations.
Le saviez-vous ?
En France, un cadre spécifique pour les stations-service hydrogène a été mis en œuvre en 2018 pour préciser les réglementations relatives à la sécurité et à la prévention des risques.
