Mobilité

Quand l’hydrogène nous mène en bateau

Pour la première fois, un système de piles à hydrogène en circuit complet équipera un navire, celui de RaceForWater, qui doit partir autour du monde le 9 avril. Il est l’œuvre de la société Swiss Hydrogen, qui inaugure ses nouveaux locaux à Fribourg ce mercredi 15 mars

«C’est inédit sur un bateau!», affirme Alexandre Closset, directeur de la société Swiss Hydrogen. «Pour la première fois, une «chaîne hydrogène» complète sera installée à bord d’un navire.» Et pas n’importe lequel: l’ancien catamaran PlanetSolar, aujourd’hui exploité par la Fondation RaceForWater, que ses responsables veulent transformer en vitrine flottante pour les technologies de mobilité à hydrogène, en pleine émergence.

L’engin électrique, qui a achevé une circumnavigation en 2012, doit partir à l’assaut des océans le 9 avril depuis Lorient, afin de lutter contre la pollution des eaux par les microplastiques.

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Couvert de panneaux solaires, il est équipé de 8 tonnes de batteries qui stockent l’énergie en vue des moments où le Soleil ferait défaut. «De quoi tenir deux jours, dit Alexandre Closset. Avec notre système, nous en ajoutons six à huit en termes d’autonomie sans soleil.» Comment fonctionne-t-il?

De l’eau de mer est pompée à bord, d’abord dessalinisée, puis purifiée. Grâce à des électrolyseurs alimentés par les panneaux solaires, les molécules d’eau (H2O) sont scindées en oxygène (O) et en hydrogène (H2). Ce second gaz est stocké et compressé dans des bouteilles (à 350 bars). «Lorsque nécessaire, par temps couvert, cet hydrogène peut être injecté dans des piles à combustibles (PAC) développées pour l’occasion», poursuit le directeur de cette spin-off du Swatch Group depuis 2015, qui inaugure ce mercredi ses locaux sur le site de la Blue Factory, à Fribourg.

«Le fonctionnement des PAC est simple, poursuit-il. On fait entrer d’un côté d’une membrane spéciale de l’air (donc de l’oxygène), de l’autre de l’hydrogène. La membrane empêche le contact entre ces deux gaz, mais laisse passer les protons des atomes d’hydrogène.» 

Ceux-ci s’unissent avec l’oxygène pour produire de la vapeur d’eau, seul rejet de la PAC. Et cette réaction électrochimique libère des électrons (issus des atomes d’hydrogène), qui génèrent un courant électrique utilisable. «Chacune des deux piles sur le catamaran pourra produire 30kWh. De quoi – en voiture électrique – conduire à 140km/h sur l’autoroute», dit Alexandre Closset. 

Intégrer ce système intégral sur un navire n’a pas été une sinécure. Outre la certification de l’ensemble (gestion des éventuelles fuites, solidité des réservoirs, etc.), les ingénieurs ont dû densifier la disposition ses éléments, acquis pour la somme de 1,2 million de francs. Ceci tout en les allégeant: «Nous avons mis au point la PAC la plus compacte et performante qui existe. Les modèles similaires pesaient 160 kg. Le nôtre? 50.» Pour ce projet, «entre 500 000 et 700 000 francs ont été investis en salaires par Swiss Hydrogen», dont le chiffre d’affaires en 2016 a été de 1,2 million de francs et qui occupe une quinzaine de personnes, selon Alexandre Closset.

Le directeur voit un grand potentiel d'exploitation des PAC dans le monde maritime. «Aujourd’hui, 80% du commerce mondial transite par voie maritime, rappelle-t-on du côté du service de communication de RaceForWater. De loin le plus rentable et le plus efficace, ce mode de transport est également l’un des plus polluants. Un seul gros porte-conteneurs peut polluer par ses émissions atmosphériques autant que 50 millions de voitures», selon l'Organisation maritime internationale. «Chaque seconde, les quelques 50 000 navires de commerce en activité émettent plus de 35 tonnes de CO2», par combustion de fioul lourd. «Ce que nous proposons est un démonstrateur», dit Alexandre Losset. De quoi permettre de repenser toute cette problématique du trafic maritime. «Mais un démonstrateur qui pourrait ensuite être appliqué dans d'autres situations.

Plusieurs écueils à vaincre

Car outre son premier navire, l’entreprise équipe surtout des véhicules à moteur prototypiques (camionnettes, camions), et imagine installer sa technologie sur des îles, pour les pourvoir en technique de stockage d'énergie renouvelable. Ce mercredi, elle présente d’ailleurs à Fribourg le kit «Hy-Rex10», un générateur d’électricité propre embarqué basé sur une PAC de 10kW, qu’elle a, pour la démonstration, installé sur une Renault Kangoo ZE électrique. De quoi doubler l’autonomie de route de celle-ci, initialement de 170 km.

Il y a deux décennies, les Etats-Unis, l’Europe ou la Suisse étaient en pointe dans la recherche dans ce domaine. Nous le sommes peut-être toujours, mais les pays d’Asie, eux, ont réussi à développer des produits, dont nous nous fournissons largement aujourd’hui

Alexandre Closset en est convaincu: l’hydrogène comme carburant, en complément des batteries électriques servant pour les courts trajets, a un avenir, pour autant que divers écueils soient vaincus. «Les lobbys du pétrole restent puissants. Et, souvent, l’industrie automobile doit encore rentabiliser les lignes de production des véhicules traditionnels.» Les constructeurs japonais Toyota et Hyundai n’ont-ils pourtant pas chacun lancé un modèle à hydrogène, avec un succès certain? «Oui. Mais il s’agit désormais de repenser les voitures à hydrogène à partir d’une feuille blanche, afin de construire le véhicule autour de la technologie à hydrogène (comme l’a fait la firme Tesla avec ses dernières modèles électriques), et non pas d’adapter cette dernière à un châssis existant.» Autre voie d’issue possible selon lui: que les législations deviennent plus contraignantes pour les véhicules à combustion.

Andreas Züttel, professeur de chimie-physique à l’EPFL, sur le site d’Energypolis à Sion, et expert de l’hydrogène, croit aussi à un basculement possible, mais tempère: «Il y a deux décennies, les Etats-Unis, l’Europe ou la Suisse étaient en pointe dans la recherche dans ce domaine. Nous le sommes peut-être toujours, mais les pays d’Asie, eux, ont réussi à développer des produits, dont nous nous fournissons largement aujourd’hui, et avec lesquels nous bricolons des démonstrateurs, qui souvent sont subventionnés par l’Etat. Cela ne suffit plus, car cela ne rapporte pas beaucoup…»

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