L’hydrogène (H2) est un carburant alternatif qui peut être produit à partir de diverses ressources domestiques. Bien que le marché de l’hydrogène comme carburant de transport en soit à ses débuts, le gouvernement et l’industrie travaillent à la production et à la distribution d’hydrogène propre, économique et sûr pour une utilisation généralisée dans les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV). Les véhicules électriques à pile à combustible pour véhicules légers sont maintenant disponibles en quantités limitées sur le marché des consommateurs dans certaines régions du pays et du monde. Le marché se développe également pour les autobus, les équipements de manutention (comme les chariots élévateurs à fourche), les équipements de soutien au sol, les camions moyens et lourds, les navires et les applications stationnaires. Pour plus d’informations, consultez les propriétés des carburants et le centre de ressources d’analyse de l’hydrogène.
L’hydrogène est abondant dans notre environnement. Il est stocké dans l’eau (H2O), les hydrocarbures (comme le méthane, CH4) et d’autres matières organiques. L’un des défis de l’utilisation de l’hydrogène comme carburant vient du fait de pouvoir l’extraire efficacement de ces composés.
À l’heure actuelle, le reformage à la vapeur, qui combine de la vapeur à haute température avec du gaz naturel pour extraire l’hydrogène, représente la majorité de l’hydrogène produit aux États-Unis. L’hydrogène peut également être produit à partir de l’eau par électrolyse. Cette méthode est plus énergivore, mais elle peut être réalisée à l’aide d’énergies renouvelables, comme le vent ou le soleil, et éviter les émissions nocives associées à d’autres types de production d’énergie.
La quasi-totalité de l’hydrogène produit aux États-Unis chaque année est utilisée pour le raffinage du pétrole, le traitement des métaux, la production d’engrais et la transformation des aliments.
Bien que la production d’hydrogène puisse générer des émissions affectant la qualité de l’air, selon la source, un FCEV fonctionnant à l’hydrogène n’émet que de la vapeur d’eau et de l’air chaud comme gaz d’échappement et est considéré comme un véhicule à zéro émission. D’importants efforts de recherche et développement visent à rendre ces véhicules et leur infrastructure pratiques pour une utilisation à grande échelle. Cela a conduit au déploiement initial de véhicules légers de production auprès des consommateurs au détail dans le nord et le sud de la Californie et à la disponibilité de flottes dans les États du nord-est.
Plus d’informations sur l’hydrogène et les piles à combustible auprès de l’Office des technologies de l’hydrogène et des piles à combustible.
L’hydrogène comme carburant alternatif
L’hydrogène est considéré comme un carburant alternatif en vertu de la loi sur la politique énergétique de 1992. L’intérêt pour l’hydrogène en tant que carburant alternatif pour le transport découle de sa capacité à alimenter les piles à combustible dans les FCEV à émissions nulles, de son potentiel de production nationale, de son temps de remplissage rapide et du rendement élevé de la pile à combustible. En fait, une pile à combustible couplée à un moteur électrique est deux à trois fois plus efficace qu’un moteur à combustion interne fonctionnant à l’essence. L’hydrogène peut également servir de carburant pour les moteurs à combustion interne. Cependant, contrairement aux FCEV, ceux-ci produisent des émissions d’échappement et sont moins efficaces. En savoir plus sur les piles à combustible.
L’énergie contenue dans 2,2 livres (1 kilogramme) d’hydrogène gazeux est à peu près la même que celle contenue dans 1 gallon (6,2 livres, 2,8 kilogrammes) d’essence. L’hydrogène ayant une faible densité énergétique volumétrique, il est stocké à bord d’un véhicule sous forme de gaz comprimé pour atteindre l’autonomie des véhicules classiques. La plupart des applications actuelles utilisent des réservoirs haute pression capables de stocker l’hydrogène à une pression de 5 000 ou 10 000 livres par pouce carré (psi). Par exemple, les FCEV produits par les constructeurs automobiles et disponibles chez les concessionnaires ont des réservoirs de 10 000 psi. Les distributeurs au détail, qui se trouvent pour la plupart dans les stations-service, peuvent remplir ces réservoirs en 5 minutes environ. D’autres technologies de stockage sont en cours de développement, notamment la liaison chimique de l’hydrogène avec un matériau tel qu’un hydrure métallique ou des matériaux sorbants à basse température. En savoir plus sur le stockage de l’hydrogène.
Les données des stations de ravitaillement en hydrogène au détail, recueillies et analysées par le National Renewable Energy Laboratory, montrent que le temps moyen passé à faire le plein d’un FCEV est inférieur à 4 minutes.
La Californie est en tête de la nation pour la construction de stations de ravitaillement en hydrogène pour les FCEV. À la mi-2020, 43 stations d’hydrogène au détail étaient ouvertes au public en Californie et 19 autres étaient à divers stades de construction ou de planification. Ces stations desservent plus de 8 000 véhicules électriques à pile à combustible. La Californie continue de financer la construction de l’infrastructure de l’hydrogène par le biais de son programme de transport propre. La Commission californienne de l’énergie est autorisée à allouer jusqu’à 20 millions de dollars par an jusqu’en 2023 et investit dans 100 stations publiques initiales pour soutenir et encourager ces véhicules à émissions nulles. En outre, 12 stations de détail sont prévues dans les États du nord-est, certaines d’entre elles desservant déjà les clients des flottes.
Les constructeurs automobiles ne proposent des FCEV qu’aux consommateurs qui vivent dans des régions où il existe des stations d’hydrogène. Les stations non-commerciales en Californie et dans tout le pays continuent également à desservir les flottes de FCEV, y compris les autobus. Plusieurs centres de distribution utilisent l’hydrogène pour alimenter les véhicules de manutention dans le cadre de leurs activités normales. En outre, plusieurs annonces ont été faites concernant la production de véhicules lourds, tels que les camions de transport à grande distance, qui nécessiteront des stations de ravitaillement d’une capacité bien supérieure à celle des stations pour véhicules légers existantes. Trouvez les stations de ravitaillement en hydrogène à travers les États-Unis.