Lorsque le gouvernement britannique a annulé son projet d'électrifier les lignes de train à travers le Pays de Galles, les Midlands et le nord de l'Angleterre, et de réduire l'électrification du réseau ferroviaire du Great Western, il a mis fin prématurément à un programme d'investissement ferroviaire autrefois présenté comme le plus important que le pays ait connu depuis l'ère victorienne. Mais maintenant, des rapports suggèrent que le gouvernement et les fabricants de trains espèrent qu'il pourrait y avoir un autre moyen de transformer les chemins de fer britanniques en électricité :l'hydrogène.

Des trains à hydrogène ont déjà remplacé des moteurs diesel plus polluants sur une ligne en Allemagne, et certaines compagnies ferroviaires pensent que les véhicules pourraient circuler en Grande-Bretagne dès 2022. Leur introduction nécessiterait encore des investissements substantiels et ne serait pas sans défis. Mais ils pourraient constituer une étape importante vers la réduction de l'empreinte carbone des chemins de fer.

Seul un tiers environ du réseau ferroviaire britannique a été électrifié, avec peu de piste supplémentaire convertie au cours des dernières années. Sans continuer à électrifier le réseau, le gouvernement est confronté au dilemme de savoir comment éliminer les trains diesel qui produisent du dioxyde de carbone et d'autres polluants nocifs.

La stratégie actuelle consiste à acheter des trains bimodaux pouvant passer au diesel lorsqu'ils atteignent des parties de la voie sans électricité. Mais cela esquive la question du changement climatique et de la pollution de l'air et laisse encore le Royaume-Uni loin derrière la plupart des autres réseaux européens.

Si l'électrification du reste du réseau est jugée trop coûteuse, une alternative potentielle est de produire de l'électricité à bord du train. Une façon d'y parvenir est d'utiliser des piles à combustible qui combinent de l'hydrogène gazeux avec de l'oxygène de l'air pour produire de l'électricité et de l'eau. L'hydrogène peut transporter plus d'énergie que le même poids de batteries, ce qui signifie que les systèmes de piles à combustible pourraient être plus légers. Ils prennent également moins de temps à faire le plein que les batteries n'en prennent à se recharger et n'ont pas les mêmes coûts environnementaux élevés liés à la fabrication.

L'hydrogène gazeux devrait être comprimé dans des réservoirs qui seraient généralement stockés sur le toit du train. Mais l'ajout d'un système de freinage régénératif pour charger une petite batterie supplémentaire réduirait la quantité d'hydrogène nécessaire pour alimenter le train.

Le coût élevé de l'installation de câbles aériens signifie que les trains à hydrogène seraient probablement un moyen plus économique d'électrifier les lignes de chemin de fer avec des volumes de trafic relativement faibles. Et il est logique d'expérimenter avec des trains à hydrogène pour découvrir tout problème inattendu. Mais une utilisation généralisée nécessiterait des investissements substantiels dans la production et le stockage d'hydrogène. Parce que très peu de chemins de fer à base d'hydrogène ont été construits, il n'est pas clair s'ils permettraient aux gouvernements d'économiser de l'argent par rapport à l'électrification de lignes plus grandes qui permettraient des économies d'échelle.

Une meilleure solution pourrait être de développer des trains bimodaux qui peuvent basculer entre l'électricité provenant des câbles aériens et des piles à combustible. Cela conviendrait particulièrement au réseau ferroviaire britannique, qui compte de nombreux ponts et tunnels trop bas pour y faire passer des câbles aériens et très coûteux à remplacer. Si les trains électriques pouvaient passer à l'hydrogène pour les sections de voie avec des ponts ou des tunnels plutôt que de nécessiter des câbles, cela pourrait réduire considérablement le coût de l'électrification.

L'autre problème avec les piles à combustible à hydrogène est que le carburant est actuellement fabriqué à partir de méthane (gaz naturel) en utilisant un processus appelé reformage du méthane à la vapeur qui produit également une grande quantité de monoxyde de carbone hautement toxique. Cela peut être converti en dioxyde de carbone, mais cela signifie que l'utilisation de piles à combustible à hydrogène contribue toujours aux émissions de gaz à effet de serre.

Hydrogène plus propre

Une façon non polluante de produire de l'hydrogène est l'électrolyse, en faisant passer un courant électrique dans l'eau. En théorie, vous pourriez utiliser l'excès d'énergie éolienne (et peut-être solaire) pour produire cette électricité et faire de l'hydrogène une source d'énergie renouvelable. Le problème est qu'il est peu probable que les installations d'électrolyse soient rentables à moins qu'elles ne fonctionnent pendant une grande partie de la journée. Cela signifierait que lorsqu'il n'y avait pas un excès de vent pour les alimenter, ils auraient besoin d'électricité régulière du réseau, ce qui rendrait le processus très coûteux (et pas nécessairement renouvelable).

Une deuxième alternative est d'utiliser une méthode de production « thermochimique » qui consiste à faire réagir de l'eau avec du soufre et de l'iode en présence de chaleur. La bonne nouvelle est que cette méthode est appelée à devenir économique d'ici dix ans grâce au développement des centrales nucléaires de génération IV. Ces hautes températures, de petits réacteurs modulaires sont en cours de développement en Chine, les Etats Unis, Canada et Japon mais pas au Royaume-Uni ou en Europe.

Malgré les limites actuelles de l'hydrogène comme carburant de transport, alors que de plus en plus de pays (en particulier le Japon) entreprennent de nouvelles recherches sur l'économie de l'hydrogène, ses coûts diminueront considérablement, tout comme ils l'ont fait pour l'énergie solaire et éolienne. L'hydrogène pourrait même à terme remplacer le gaz naturel dans les canalisations de gaz, ce qui contribuerait à réduire les coûts d'utilisation pour le transport.

La difficulté souvent rencontrée en essayant d'introduire un nouveau type de carburant de transport est que les propriétaires de véhicules ne l'utiliseront pas sans l'infrastructure pour le soutenir, mais les constructeurs d'infrastructures ne l'installeront pas à moins qu'il n'y ait une demande des propriétaires de véhicules. Une expérience financée par le gouvernement avec des trains à hydrogène pourrait aider à surmonter ce problème et à rapprocher l'économie de l'hydrogène renouvelable de la réalité.

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