Une technologie nouvelle?
Les piles à combustible sont présentées comme
l'énergie de demain, en parallèle avec
l'hydrogène. Et pourtant, elles ne sont pas une technologie
nouvelle puisque leur principe de fonctionnement a été découvert en
1839.
Jusqu'au milieu de ce siècle, elles sont restées
oubliées, jusqu'à ce que l'on s'y intéresse de nouveau avec les programmes spatiaux des années 1960.
Depuis le début des années 1990,
elles suscitent un nouvel intérêt qui semble s'être encore accru durant cette dernière période. Cet
intérêt accru est dû à plusieurs facteurs: d’une part les recherches effectuées dans les
années 70 et 80 sur les piles ont débouché sur de nombreux progrès technologiques mais aussi à un
début de prise de conscience sur la nécessité de trouver des moyens de production d’énergie moins
polluants, sur les réserves limitées en énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) et les incertitudes
liées à leur approvisionnement, sur l’augmentation des besoins énergétiques à l’échelle
mondiale et enfin sur l'intérêt d'une production d'électricité décentralisée.
Cette 3 dernières années 2006-2008
ont vu des progrès réalisés avec de nouveaux prototypes (stationnaires, véhicules) même si on est encore loin d'une véritable percée sur le marché
des piles. Cependant des changements dramatiques ont eu lieu sur le marché de l'énergie:
le prix du baril qui n'a cessé de monter depuis début 2004 franchissant la barre des 100 dollars et atteignant
140 dollars en Juillet 2008. Malgré le récent répit sur les marchés, l'ère de l'énergie bon marché semble révolue. Les enjeux climatiques n'ont jamais été aussi présents.
Par ailleurs, la Commission Européenne a affiché des objectifs ambitieux en termes d'énergies renouvelables, de réductions
de gaz à effet de serre et d'efficacité énergétique. Reste à savoir dans quelle mesure piles et hydrogène participeront à ces objectifs. Même si articles, reportages,
déclarations se succèdent, et si les piles sont présentées comme la solution à terme dans les
transports (surtout automobile mais aussi maritime et aérien), la production d'électricité (et de chaleur), l'alimentation des portables (téléphone et ordinateurs),
le chemin reste long jusqu'à leur éventuelle percée dans l'une quelconque de ces applications.
Durant ces dernières années, de nombreuses entreprises développent des piles ou leurs composants; des salons tournant autour de la pile et de l'hydrogène sont organisés régulièrement; les centres de recherche, universités et gouvernements s'impliquent dans les
projets de recherche et développement "piles à combustible" et enfin, des programmes
sont mis en place pour les tester dans des applications quotidiennes: depuis 2005, des véhicules à pile F-cell de Daimler sont en circulation aux Etats Unis,
en Europe et au Japon. Mi 2008, Honda a décidé de louer ses prototypes FCX Clarity à des particuliers. D'autres véhicules existent comme la BMW Serie 7 Hydrogen, la Ford Focus Hydrogen,
l'Equinox de Chevrolet.
Des bus sont apparus dans les rues Européennes (27 dans le cadre du programme CUTE
dans 9 villes): depuis le premier lancé dans les rues de Madrid en mai 2003, d'autres sont apparus notamment à Stuttgart,
Hamburg, Barcelone, Porto, Stockholm, Londres. Des piles sont installées pour tester les applications résidentielles ou procurer chaleur et élecricité à un quartier.
Des fabricants d'ordinateurs ont montré les premiers portables avec pile dès 2004. Reste à quand nous verrons effectivement la
concrétisation de ces annonces.
Pourquoi les piles?
L'un des facteurs déterminants de cette évolution
vient des problèmes climatiques et de la nécessité
de réduire les émissions de gaz à effet de serre (notamment de CO2).
On recherche des moyens de production d'énergie moins polluants, notamment en accentuant la part du renouvelable dans le mix
européen ou en améliorant l'efficacité énergétique. L'Union Européenne s'est
engagée à réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 8 pourcents
par rapport à 1990 d'ici 2008-2012 dans le cadre du protocole de Kyoto. Des réductions encore
plus importantes (20 à 30%) sont discutées pour 2020 par les ministres de l'environnement des EU27. La diminution réalisée en 2006 par rapport à 1990 pour les pays
de EU15 est de 2%, néanmoins l'agence Européenne de l'environnement estime que les objectfs pourront être atteints en 2012. Seuls l'Espagne, le Danemark ou l'Italie n'atteindraient pas les objectifs sans mesure supplémentaire.
Depuis Janvier 2005, les entreprises de secteurs spécifiques (production d'énergie, métallurgie, cimenterie, verrerie,
céramique et pâte à papier) doivent participer à un marché de permis d'émissions (Emissions Trading System
ou ETS) et sont tenues de limiter leurs émissions en fonction des quotas décidés par les gouvernements des 27 pays
européens dans leurs plans d'allocations nationaux. Mais cela n'affecte pas le secteur résidentiel ou les transports. De plus,
ceci n'est fait qu'à l'échelle européenne. La ratification du protocole de Kyoto permettra t-elle d'atteindre les
objectifs fixés, alors que les Etats Unis ou la Chine n'y participent pas?
Un autre facteur clef vient des réserves limitées
en énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) et des incertitudes liées à leur approvisionnement.
Ces énergies fossiles sont pour la plupart des pays
industrialisés un facteur de dépendance
énergétique important. Les tensions au Moyen Orient, les problèmes d'instabilité dans certains pays producteurs ne font que renforcer la nécessité de trouver une source d'énergie dont l'approvisionnement soit
plus fiable. L'Union Européenne autant que les USA ont ainsi mis la sécurité des approvisionnements au premier plan de leurs
préoccupations. Au delà de la sécurité des approvisionnments, il y a la quantité limitée des
énergies fossiles. Les experts s'affrontent sur cette question entre les "peakistes" (ceux qui pensent que le moment où la
production de pétrole va commencer à baisser est proche) et les autres. Mais que les réserves de pétrole suffisent
encore pour 10, 20 ou 60 ans, elles ont une durée de vie limitée et le moment de penser à l'après
pétrole arrivera.
Par ailleurs, l'accroissement de la population mondiale et l'industrialisation des pays en voie
de développement va entraîner à terme une augmentation des besoins
énergétiques (électricité...). Dans le domaine automobile, malgré les progrès des moteurs
en termes de consommation, les besoins globaux en pétrole sont en augmentation du fait de la croissance du nombre des véhicules
au niveau mondial et de l'augmentation des distances parcourues.
Depuis 2004, le monde est passé dans un univers où l'énergie est chère, le baril
à resque 150 dollars, le charbon à 200 dollars la tonne, le gaz à plus de 10$/MMBtu ont mis un bémol à l'assurance d'une énergie bon marché. Dans cet
environnement, les piles pourraient devenir intéressantes.
Dernier point enfin, les coupures
d'électricité en Italie, à Londres et aux Etats
Unis en 2003, et plus récemment la panne de Novembre 2006 mettent en relief les faiblesses du réseau
électrique et de la production centralisée et mettent en
valeur un moyen de production plus délocalisé.
Et l'hydrogène ??
L'hydrogène est souvent
présenté comme le combustible du futur, et aussi comme le
combustible idéal des piles à combustible. Entre pile et
hydrogène, c'est le vieux problème de l'oeuf et de la poule:
qui vient en premier? De plus, les piles n'impliquent pas l'hydrogène (on peut utiliser du gaz naturel, de la biomasse ou
d'autres combustibles fossiles) et l'hydrogène peut être (et est déjà) utilisé dans d'autres applications
que les piles.
Une transition vers l'hydrogène prendra du temps et doit
dépasser des obstacles industriels, économiques et
politiques. Tout d'abord, il n'existe pas à l'état
naturel, à la différence du pétrole et autres gaz
naturel. De plus, l'infrastructure adéquate (production,
transport, stockage) devra être mise en place pour qu'un tel
carburant puisse avoir sa place. Enfin, utiliser l'hydrogène
devra être économiquement viable et être
accepté par la population, ce qui nécessite un long
travail de préparation en amont.
Alors: Mythe ou réalité?
Certains imaginent une économie tout hydrogène, mais est
ce techniquement et économiquement réalisable? Quel sera
la place de l'hydrogène (et des piles) dans le mix
énergétique à long terme? L'expérience de pays comme l'Islande nous apportera (une partie de) la réponse.
Mais cela nécessitera un long travail de R&D (avec les
budgets conséquents) que ce soit au niveau national, au niveau
des compagnies privées ou de programmes de coopération
internationaux.
Si vous utilisez des informations contenues dans ce site, merci de me citer comme source.
Merci de ne PAS COPIER-COLLER ces pages!!
Ce site est destiné à
tous ceux qui s'intéressent aux piles, à
l'hydrogène et qui aimeraient en savoir plus. Il est devenu
impossible d'être exhaustif sur un tel sujet: les piles
à combustible et l'hydrogène
ont de nombreuses applications et sont directement liées à
des thèmes tels que les énergies
renouvelables, l'effet de serre... De plus, le "monde des piles"
est en constante évolution: nouvelles entreprises, recherche, partenariats entre les
acteurs, prototypes...
Les piles à combustible sont une technologie
que j'ai connue en Allemagne, où elles suscitent un très
grand intérêt de tous les acteurs du monde politique,
scientifique et économique (sans comparaison avec la France).
C'est un sujet qui m'a tout de suite intéressée et depuis,
j'ai eu l'occasion de pouvoir travailler dans ce domaine.
Anne-Sophie Corbeau, Ecole Centrale Paris, Promo 2000
anne-sophie.corbeau#centraliens.net