Une transition énergétique fiable nécessite l'implication de plusieurs domaines scientifiques :physique, Humain, social, économique, ainsi que les sciences de la terre et de la vie, avec le souci particulier de mettre l'utilisateur final au centre du développement technologique. Dans le cadre du projet ULHyS (Université de Lorraine Hydrogène Sciences et Technologies), l'Université de Lorraine fédère une dizaine de laboratoires autour de cinq thématiques de recherche, de la production d'hydrogène au déploiement territorial. Dans ce contexte, plusieurs membres de l'ULHys ont été invités à visiter la station de remplissage d'hydrogène FaHyence à Sarreguemines.

Inauguré en avril 2017, FaHyence est la première station-service en Europe qui produit de l'hydrogène par électrolyse sur site en utilisant de l'électricité verte issue d'énergies renouvelables livrée par Electricité de France (EDF). Le site a une capacité de 40 kg d'hydrogène par jour, représentant le besoin d'environ 20 à 25 véhicules par jour pour des pressions de charge comprises entre 350 et 420 bar.

Portées d'environ 350 km, sans aucune émission de gaz à effet de serre

Parmi les autres stations-service à hydrogène en France, citons le projet HyWay, opérationnel depuis l'été 2018 sur le site du CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) de Grenoble, et deux autres sont en construction à Rodez et Nantes. FaHyence est le fruit d'une collaboration entre EDF, EIFER, McPhy, Symbio Fcell et l'Agglomération Urbaine des Confluences de Sarreguemines (CASC). Afin d'assurer un fonctionnement régulier de la station-service, une dizaine de véhicules à hydrogène circulent dans l'agglomération :Electric Kangoo ZE (Renault) équipé par Symbio Fcell d'une pile à combustible faisant office de prolongateur d'autonomie. Les piles à combustible de type PEM (Polymère Electrolyte Membrane) fonctionnent à l'hydrogène pur et par conséquent sans aucune émission de gaz à effet de serre avec des portées jusqu'à 350 km, dont 200 km grâce à une batterie Li-ion de 33 kWh et 150 km grâce à un PEMFC de 5 kWh connecté à un réservoir d'hydrogène de 1,8 kg pressurisé à 350 bar.

Même si la station-service n'est pas en libre accès, tout véhicule – français, Européen ou international – rouler à l'hydrogène permet de faire une recharge sur simple autorisation à demander au CASC avec un avantage évident :le remplissage en hydrogène est totalement gratuit. En conséquence, neuf véhicules utilitaires supplémentaires ont été achetés entre-temps par d'autres partenaires professionnels de l'agglomération et plusieurs utilisateurs privés allemands et belges ont déjà rempli leurs réservoirs à Sarreguemines.

FaHyence fait partie du projet H2ME (Hydrogen Mobility Europe) financé par le programme européen FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking) qui vise à déployer 49 stations de remplissage d'hydrogène et 1, 400 véhicules au-dessus de l'UE d'ici 2020. L'hydrogène est le troisième volet du projet de mobilité durable de FaHyence en plus de l'électricité et du bio-méthane. C'est un laboratoire vivant ambitieux et un exemple d'application évident de la technologie de l'hydrogène.

Un plein en quatre minutes chrono

Les utilisateurs qui apprennent à tirer parti des dispositifs de remplissage se sont bien déroulés. L'interface est classique et la procédure similaire aux systèmes conventionnels utilisant des combustibles fossiles a permis de minimiser la période d'adaptation. Des améliorations sont encore nécessaires en termes d'ergonomie et d'interactions, mais le principe de fonctionnement reste assez simple. Par rapport aux heures de charge nécessaires pour les véhicules électriques conventionnels à batterie, les quatre minutes pour faire le plein d'hydrogène d'un véhicule semblent plus qu'acceptables.

La station contient un électrolyseur alcalin d'une capacité de production de 1,8 kg/h qui nécessite 50 litres d'eau par kilogramme d'hydrogène produit. En outre, il y a un compresseur à deux niveaux, les premières pressions atteignant environ 30 bars, et le second équipé d'un circuit de refroidissement jusqu'à -20°C permet d'atteindre des pressions jusqu'à 420 bar. Ce dispositif de compression offre deux avantages majeurs :Le premier est qu'il permet de remplir non seulement des véhicules à hydrogène à 350 bar (cas des FC-EV comme le Kangoo ZE), mais aussi, bien sûr avec quelques limitations de volume, véhicules électriques fonctionnant à l'hydrogène nécessitant des pressions de remplissage de 700 bars et atteignant des autonomies de l'ordre de 450 km (cas des FCV comme la Toyota Mirai, la Honda Clarity Fuel Cell et la Hyundai Nexo…). Le deuxième avantage est que le système de refroidissement réduit le temps de remplissage à quatre minutes contre sept minutes pour les systèmes fonctionnant à température ambiante.

Une station-service sous-exploitée qui pourrait facilement devenir compétitive

"La technologie de l'hydrogène en elle-même n'est pas le facteur limitant", dit Christian Hector, chef du service technique de Cofluences et initiateur du projet FaHyence. "L'élément le plus contraignant est l'électrolyseur". Avec une moyenne de 2,2 ravitaillements par jour, représentant à peine 5% de sa capacité nominale, la station est clairement sous-exploitée. En conséquence, le coût par remplissage reste trop élevé pour être compétitif avec les systèmes classiques. Alors que le coût par kilogramme de l'hydrogène dépend des conditions locales; à Sarreguemines c'est 10€ le kg, et la moyenne nationale est d'environ 6€ le kg. A noter qu'il faut environ 1 kg d'hydrogène pour parcourir 100km.

Pour que la station soit rentable, un minimum de 30 véhicules remplissant quotidiennement leur réservoir serait requis. "Mais le profit économique n'était pas la motivation de ce projet, " précise Hector. " Le but était de tester la mobilité électrique dans un contexte transfrontalier, ainsi que de valider la fiabilité technique d'une station-service hydrogène en combinaison avec un électrolyseur sur site". Même si l'avenir de cette station, dont le soutien financier prend fin en 2020 reste incertain, les objectifs ont été atteints et ce grâce à la ténacité d'Hector et de son équipe mobilité verte au CASC.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.