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Le premier train à hydrogène au monde bientôt sur les rails en France

InnoTrans 2016 in Berlin: Der Coradia iLint von Alstom ist der erste Regionaltriebzug der mit Wasserstoff-Brennstoffzellen angetrieben wird. Die Brennstoffzellen sind auf dem Dach montiert. Die Basis für den Zug liefert die bekannte Lint-Familie von Alstom, so das einer Zulassung durch das EBA im Grunde nichts entgegenspricht. Den ersten Einsatz soll der Zug auf der Strecke Buxtehude - Bremervörde - Bremerhaven - Cuxhaven haben und gleichzeitig als Prestigeprojekt dienen. Die Reichweite des iLint liegt mit einer Ladung bei 800 Kilometern und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 140 km/h. Da Wasserstoff bei jedem Betrieb der chemischen Industrie anfällt, könnte so ein dichtes Netz an Tankstellen entstehen.

Alstom a récem­ment annon­cé que son pro­to­type de train à hydrogène, bap­tisé Cora­dia iLint, avait été homo­logué par les autorités fédérales alle­man­des. Ce train, des­tiné au trans­port des voyageurs, représente une pre­mière mon­di­ale. Il devrait égale­ment cir­culer en France, si les tests s’avèrent concluants.

Le con­struc­teur Alstom vient de recevoir le feu vert de l’Autorité fer­rovi­aire alle­mande (EBA) pour lancer le ser­vice com­mer­cial de son train à hydrogène sur le réseau fer­ré d’outre-Rhin. Des pistes se déga­gent actuelle­ment pour faire rouler le Cora­dia iLint en France. En effet, un rap­port de la mis­sion par­lemen­taire sur le train à hydrogène sera remis fin sep­tem­bre à Matignon. Ne reje­tant ni CO2 ni par­tic­ules fines, les moteurs à hydrogène s’imposent comme une solu­tion tech­nique idéale. Ce pre­mier rap­port vise à étudi­er le poten­tiel de cette tech­nolo­gie en vue de l’expérimenter d’ici à 2022.
 
De la vapeur d’eau et de l’eau con­den­sée pour seules émissions
 
Vu de l’extérieur, le Cora­dia iLint s’apparente à un train tout à fait banal. Toute­fois, un petit détail le dif­féren­cie des trains régionaux : cette loco­mo­tive ne rejette pas un gramme de CO2. Propul­sée par une pile à com­bustible, elle est basée sur le Cora­dia Lint 54, un mod­èle Diesel conçu par Alstom. Ces trains, des­tinés aux voies non élec­tri­fiées, sont très répan­dus sur les lignes régionales alle­man­des, mais égale­ment en France où ils représen­tent encore la moitié du parc. Mais con­traire­ment au Cora­dia Lint 54, ce nou­veau mod­èle est silen­cieux et engen­dre pour seules émis­sions de la vapeur d’eau et de l’eau condensée.
 
Le fonc­tion­nement du train à hydrogène est rel­a­tive­ment sim­ple : l’hydrogène stocké dans les réser­voirs se mélange à l’oxygène de l’air dans la pile à com­bustible. Cela entraîne la pro­duc­tion d’électricité per­me­t­tant d’alimenter le train, et d’eau rejetée dans l’atmosphère. Dans le détail, ce proces­sus est un peu plus com­pliqué. En effet, l’électricité pro­duite peut être util­isée par les moteurs ou stock­ée dans les bat­ter­ies. Par ailleurs, un sys­tème de convertisseur/inverseur véri­fie que l’électricité ali­mente cor­recte­ment le moteur et assure la récupéra­tion de l’énergie de freinage con­tenue dans les bat­ter­ies. Ce sys­tème com­plexe fonc­tionne grâce à des algo­rithmes créés pour opti­miser l’utilisation de ces flux d’énergie.
 
Selon le con­struc­teur Alstom, le Cora­dia iLint per­me­t­trait de réduire de 45 % les émis­sions de CO2 lorsque l’hydrogène provient d’hydrocarbures. Mais l’hydrogène peut aus­si être pro­duit grâce aux éner­gies renou­ve­lables. La réduc­tion de CO2 par rap­port à un train Diesel serait alors de 100 %. L’entrée en ser­vice com­mer­cial de ce nou­veau train en Alle­magne puis en France mar­que une étape cru­ciale pour Alstom qui y voit une révo­lu­tion dans la mobil­ité sans émissions.
 
Où en est le pro­jet français du train à hydrogène ?
 
Le Cora­dia iLint sera inau­guré le 16 sep­tem­bre 2018 en Alle­magne. En France, une mis­sion par­lemen­taire a été lancée afin d’étudier le pro­jet dévelop­pé par Alstom. Cette mis­sion a été con­fiée par le Pre­mier min­istre à Benoît Simi­an, député LREM de la Gironde, qui devrait remet­tre un prérap­port fin sep­tem­bre avant le rap­port final fin novem­bre. En France, le train à hydrogène cir­culerait sur des lignes non élec­tri­fiées, c’est-à-dire dans les zones classées parcs naturels régionaux ou proches des métrop­o­les, et viendrait donc rem­plac­er les trains Diesel.
 
Le rap­port doit notam­ment tranch­er la ques­tion de la four­ni­ture de l’hydrogène (hydrogène issu d’une pro­duc­tion solaire ou éoli­enne, ou hydrogène pro­duit à par­tir d’hydrocarbures). Celle du trans­port et du stock­age de l’énergie est égale­ment posée. Actuelle­ment, plus de 95 % de la pro­duc­tion provient de ressources fos­siles (gaz, pét­role, char­bon). La pro­duc­tion d’hydrogène génère donc une quan­tité impor­tante de gaz car­bonique (CO2). Les 5 % restants sont pro­duits par élec­trol­yse de l’eau, une solu­tion moins répan­due, car elle est plus coû­teuse. Dans ce cas, la source d’hydrogène est l’eau et la source d’énergie est l’électricité. Cette piste devra être néces­saire­ment creusée pour répon­dre aux enjeux cli­ma­tiques actuels et futurs.
 
Deux régions du Sud-Ouest se por­tent déjà candidates
 
Les régions Occ­i­tanie et Nou­velle-Aquitaine ont man­i­festé leur intérêt pour expéri­menter les pre­miers trains à hydrogène. Selon Benoît Simi­an, le Sud-Ouest dis­pose d’atouts indé­ni­ables avec la présence de sociétés comme Stelia Aero­space Com­pos­ites, spé­cial­isée dans la fab­ri­ca­tion de réser­voirs à hydrogène, ou Hydrogène de France (HDF), qui souhaite déploy­er la fab­ri­ca­tion d’une pile à com­bustible. Plusieurs lignes sont actuelle­ment envis­agées pour une expéri­men­ta­tion, dont Macau-Soulac, en Gironde, et Pau-Bedous, en val­lée d’Aspe. Le site Ford Aquitaine, à Blan­que­fort, pour­rait rem­plir toutes les con­di­tions, pré­cise le député dans les colonnes de 20 Min­utes. Ford a indiqué que l’arrêt de la pro­duc­tion de boîtes de vitesses dans cette usine était prévu pour 2019. Mais l’avenir du site reste encore incer­tain. En effet, si les salariés récla­ment le main­tien de l’activité, la ques­tion de la recon­ver­sion n’est pas écartée. Ce site indus­triel situé près de la gare de Blan­que­fort peut égale­ment accueil­lir une cen­trale solaire, ce qui per­me­t­trait de mutu­alis­er les bornes de recharge.
 
Le « space­train », un nou­veau pro­jet à l’étude dans le Loiret
 
Dans le Loiret, un groupe d’ingénieurs tra­vaille actuelle­ment sur un pro­jet de train fonc­tion­nant à l’hydrogène. Celui-ci a été lancé par une start-up française spé­cial­isée dans l’ingénierie des trans­ports. Son objec­tif : con­cevoir un train pou­vant rouler jusqu’à 720 km/h sans faire de bruit ni pol­luer, et peu coû­teux. Il s’agirait d’un train cir­cu­lant à deux mil­limètres du sol, dont le principe repose sur une propul­sion par moteurs à induc­tion sur un mono­rail créant un champ mag­né­tique. Cette navette sans roues, sur coussins d’air, doit avoir un impact lim­ité sur l’environnement. Ses moteurs silen­cieux seront ali­men­tés par de l’hydrogène. Avec une vitesse max­i­male prévue de 720 km/h, le « space-train » écraserait la con­cur­rence. En effet, le Maglev, au Japon, est pour le moment le train le plus rapi­de, avec une vitesse max­i­male de 603 km/h.
 
Des tests sont prévus pour la fin de l’année 2019 ou début 2020 pour une com­mer­cial­i­sa­tion en 2025. D’ici là, 30 mil­lions d’euros doivent encore être récoltés pour remet­tre en état la voie de l’Aérotrain située à six mètres de hau­teur. Selon la start-up, la con­struc­tion des voies du « space-train » devrait être bien plus com­péti­tive que celles du TGV, env­i­ron deux fois et demie moins chère. Affaire à suivre.
 
Le plan de la France pour soutenir la fil­ière hydrogène
 
Ces deux pro­jets révè­lent un intérêt crois­sant pour les solu­tions hydrogène. Ain­si, début juin 2018, le gou­verne­ment a annon­cé son plan de sou­tien à la fil­ière hydrogène. Son ambi­tion : faire de la France un leader mon­di­al de cette tech­nolo­gie encore émer­gente. L’ancien min­istre de la Tran­si­tion écologique et sol­idaire, Nico­las Hulot, affir­mait alors que l’hydrogène pour­rait devenir une solu­tion majeure pour le mix énergé­tique de demain. Ce plan prévoit une enveloppe de 100 mil­lions d’euros dès 2019, pilotée avec l’ADEME, con­sacrée aux pre­miers déploiements de l’hydrogène dans l’industrie, la mobil­ité et l’énergie.
 
Plus con­crète­ment, ce plan de sou­tien à la fil­ière hydrogène prévoit sept mesures clés. Tout d’abord, il fixe une tra­jec­toire dans l’utilisation des objec­tifs d’hydrogène vert pour les usages indus­triels : 10 % d’hydrogène décar­boné dans l’hydrogène indus­triel d’ici à 2023 ; entre 20 à 40 % d’ici à 2028. Ensuite, un sys­tème de traça­bil­ité de l’hydrogène devrait être mis en place en 2020. Le plan présen­té a égale­ment pour objec­tif de met­tre en évi­dence l’impact envi­ron­nemen­tal de l’hydrogène dans la régle­men­ta­tion rel­a­tive aux gaz à effet de serre afin de dif­férenci­er l’hydrogène selon son mode de production.
 
Troisième mesure : le lance­ment d’expérimentations de pro­duc­tion d’hydrogène par élec­trol­yse à par­tir d’énergies renou­ve­lables dans les ter­ri­toires reculés. Le plan prévoit aus­si une meilleure iden­ti­fi­ca­tion des ser­vices ren­dus par l’hydrogène, en matière de stock­age notam­ment. Cela devrait per­me­t­tre aux col­lec­tiv­ités de prévoir dans leurs pro­gram­ma­tions pluri­an­nuelles de l’énergie (PPE) des mesures et objec­tifs spé­ci­fiques s’appliquant au stock­age de l’hydrogène. Il sera par ailleurs impor­tant de pré­par­er l’arrivée des Pow­er-to-Gas per­me­t­tant de procéder à la con­ver­sion de l’électricité issue des éner­gies renou­ve­lables. Ain­si, les trans­porteurs et dis­trib­u­teurs de gaz devront déter­min­er les con­di­tions tech­niques et économiques d’injection d’hydrogène dans le réseau.
 
La cinquième mesure porte sur le déploiement des écosys­tèmes ter­ri­to­ri­aux de mobil­ité hydrogène, basés notam­ment sur les flottes de véhicules pro­fes­sion­nels. Le plan prévoit la pro­duc­tion de 5 000 véhicules util­i­taires légers et de 200 véhicules lourds, et la con­struc­tion de 100 sta­tions, ali­men­tés en hydrogène. À l’horizon 2028 : 20 000 à 50 000 véhicules util­i­taires légers, 800 à 2 000 véhicules lourds et 400 à 1 000 sta­tions. Il vise à accom­pa­g­n­er le développe­ment d’une gamme de véhicules lourds routiers, mais aus­si d’autres modes de trans­port comme les bateaux et trains aéro­nau­tiques. Enfin, un cadre régle­men­taire doit être créé pour les sta­tions-ser­vice dis­tribuant de l’hydrogène. La créa­tion d’un cen­tre inter­na­tion­al de qual­i­fi­ca­tion – cer­ti­fi­ca­tion de com­posants H2 haute pres­sion pour la mobil­ité routière, l’aéronautique, le flu­vial, le fer­rovi­aire et le mar­itime – est égale­ment envisagée.
 
Ain­si, en France, à l’horizon 2050, l’hydrogène pour­rait répon­dre à 20 % de la demande d’énergie finale et faire dimin­uer les émis­sions annuelles de CO2 de 55 mil­lions de tonnes. Les piles à com­bustible et l’hydrogène per­me­t­tront alors la créa­tion d’une indus­trie à part entière pou­vant représen­ter un chiffre d’affaires d’environ 40 mil­liards d’euros et plus de 150 000 emplois. L’arrivée du pre­mier train à hydrogène sur les rails en France s’inscrit dans cet objec­tif. L’hydrogène pos­sède effec­tive­ment des atouts qui devien­dront indis­pens­ables à la tran­si­tion énergétique.

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