Texte transmis par Paul Quilès au Conseil économique et social en 1975.

1. Texte transmis par Paul Quilès au Conseil économique et social en 1975
La voiture électrique : dans quel avenir ?
Il est maintenant admis que d’ici l’an 2000, l’hydrogène produit par
dissociation de l’eau constituera une source d’énergie importante qui devrait se
substituer aux hydrocarbures et servir de support à l’énergie nucléaire. Fabriqué à
partir d’une matière première disponible en quantité illimitée, l’hydrogène
apportera également une solution aux problèmes de protection de l’environnement,
puisque le seul sous produit de la combustion de l’hydrogène est l’eau.
Les utilisations actuelles sont relativement limitées et concernent
essentiellement la chimie (synthèse de l’ammoniac et du méthanol) et l’industrie
pétrolière (procédés d’hydrogénation et d’hydrodésulfuration). Mais dans l’avenir,
on peut envisager pour l’hydrogène de nombreux autres usages tels que :
réduction du minerai de fer (usages thermiques, carburant, combustible…).
En ce qui concerne cette dernière utilisation, la pile à hydrogène semble une
technique prometteuse, qui a considérablement progressé au cours de ces
dernières années (voir liste références).
L’intérêt de la pile à hydrogène - indépendamment de ses applications dans
certains domaines particuliers de la fourniture de courant électrique (spatial,
balisage…) est de pouvoir être couplée à un moteur électrique et de concurrencer
le moteur à explosion classique.
Il est intéressant à cet égard d’examiner à partir de quel seuil de prix de
combustibe la voiture électrique à pile à hydrogène est plus rentable que la voiture
à essence, pour laquelle le prix de revient au kilomètre a considérablement
augmenté à la suite de la récente hausse du prix des hydrocarbures.
Dans l’étude sommaire ci-jointe, on a supposé que l’hydrogène était
fabriqué à partir de résidus pétroliers à l’aide du procédé de gazéification, qui
utilise le principe de l’oxydation partielle. Ce procédé, assez largement répandu à
travers le monde pour la fourniture d’hydrogène à la chimie et aux unités
pétrolières d’hydrodésulfuration est en train de supplanter le procédé classique de
fabrication de l’hydrogène par réformage de naphta ou de gaz, en raison de l’écart
important – et qui va probablement s’accentuer dans les années à venir – entre le
prix du fuel et celui du naphta ou du gaz.
Les conclusions de cette étude risquent de surprendre puisqu‘il appara ît
que, sous certaines conditions, la voiture électrique couplée à une pile à
hydrogène peut dès maintenant concurrencer la voiture classique à essence. Il
convient de noter l’importance dans cette comparaison du régime fiscal de
l’hydrogène qui a été supposé plus favorable1 que celui de l’essence du fait qu’il
1
Si l’hydrogène ne supportait comme taxe que la TVA à 20 % la perte des recettes fiscales serait d’environ 1 130F/T
d’essence remplacée par de l’hydrogène. Si l’Etat ne peut récupérer ce manque à gagner par ailleurs, il est tout à fait
possible de le répartir sur le prix de l’essence et celui de l’hydrogène (sous forme de taxe parafiscale) de façon à ce que
le prix de la thermie utile hydrogène reste 1,40 F/0,56 = 2,5 fois moins chère que la thermie utile essence, conservant
1

2. constitue un carburant non polluant et que son utilisation permet d’économiser des
hydrocarbures (voir annexe paragraphe 4).
On aboutit dans ces conditions aux prix (1974) TTC suivants :
1,40 F/thermie utile pour l’essence
0,56 F/thermie utile pour l’hydrogène
Pour une voiture consommant 10 litres d’essence/100 km et roulant 15 000
km/an, le surplus d’investissement (environ 5 000 F) serait remboursé en 3 ans
environ, ce qui appara ît très raisonnable. Ce chiffre doit d’ailleurs être considéré
comme un maximum car le prix de l’hydrogène utilisé dans cette étude
comparative est un prix élevé reposant sur un coût de compression et de
distribution calculé sur la base d’hydrogène gazeux comprimé à 200 bar et ne
tenant pas compte de la possibilité de stockage sous forme d’hydrure métallique
qui risque d’abaisser le prix de la thermie hydrogène de près de 35 %. De plus, les
progrès de la technologie ne manqueront pas de conduire à des prix de revient des
voitures électriques et des piles à hydrogène de plus en plus réduits.
En conclusion, et pour autant que les problèmes techniques fondamentaux
soient bien résolus, ce qui semble être le cas, il appara ît souhaitable qu’une
impulsion rapide soit donnée à la mise au point industrielle de la voiture électrique
à pile à hydrogène, et ce pour de multiples raisons :
- elle apporterait une solution aux problèmes de bruit et de pollution
atmosphérique dus à la circulation automobile urbaine
- elle permettrait une économie d’hydrocarbures
- elle donnerait à notre pays une avance non négligeable dans le domaine de
la production et de l’utilisation de l’hydrogène qui semble d’ores et déjà une des
sources d’énergie de l’avenir.
PJ :
1- Principes, technologie, applications des piles à combustible de Y. Bréelle, O. Bloch, P.
Degobert, M. Prigent (Editions Technip)
2- Les piles à combustible et l’hydrogène de Y. Bréelle, A. Grehier, J. Chéron (Article paru le
15.09.1973 dans la revue Sciences et Techniques (n° 6)
3- Rapport du Groupe Interministériel de l’évaluation de l’environnement - 6ème partie –
chapitre 8 : les systèmes futurs de distribution d’énergie utilisant l’hydrogène.
ANNEXE
_____
Comparaison économique du moteur à essence et du moteur
électrique couplé à une pile à hydrogène
_____
1. Prix de l’essence (super)
c/l c/kg c/th*
ainsi à l’hydrogène son avantage sur l’essence.
- le gain en devises dû à l’économie d’hydrocarbures serait de 130 F/t d’essence. Quant au gain pour l’économie
nationale consécutif à l’utilisation d’un carburant non polluant, il est difficile à chiffrer.
2

3. Prix H.T 79 105 9,5
Taxes 96 125 11,5
____ _____ ______
Prix T.T.C 175 230 21,0
En supposant un rendement moyen de 15 % (utilisation principale en ville), on
obtient les prix suivants rapportés à la thermie utile :
Prix H.T 63 c/th
Prix T.T.C. 140 c/th
2. Prix de l’hydrogène
- Production par gazéification de fuel (5,8 kg/kg H2)
2 000 F/t soit 2 F/kg
ou 6,2 c/th **
- Compression + distribution
15 c/th calculé d’après l’expérience acquise dans le Sud Ouest de la
France sur un par de 30 000 véhicules alimentés en gaz naturel.
Prix total H.T : 21,2 c/th
Taxes : 4,2 c/th
(voir note p.2 dans le texte principal) ___________
25,4 c/th
En supposant un rendement moyen de 45 % pour l’ensemble moteur électrique +
pile, on obtient les prix suivants rapportés à la thermie utile :
Prix H.T 47,0 c/th
Prix T.T.C. 56,5 c/th
* PCS de l’essence : 11 000 Kcal/kg = 11 th/kg
** PCS de l’hydrogène (98 % pureté) : 32 000 kcal/kg : 32 th/kg
3. Consommations
Pour une voiture roulant 150 000 km/an et consommant 10 l d’essence/100 km, la
comparaison des dépenses de combustible s’établit ainsi :
- essence : 1,75 x 10 x 15 000 = 2 600 F/an
100
- hydrogène : 0,565 x 7,5 x 11 x 0,15 x 1 500 = 1050 F/an
100
Le surplus d’investissement estimé à 5 000 F est remboursé en un peu plus de 3
ans (sans tenir compte des frais d’entretien probablement plus faibles pour la
voiture électrique).
4. Production de l’hydrogène
3

4. Etant donné les différences de PCS entre essence et hydrogène et de rendement
entre moteur à explosion et moteur électrique couplé à une pile à hydrogène, 1 t
d’hydrogène équivaut à 9 t d’essence.
Le remplacement de – par exemple – 3 millions de t/a d’essence nécessiterait
330 000 t/a d’hydrogène qui serait produit par gazéification de 1 900 000 t/a de fuel
lourd.
L’Economie nette d’hydrocarbures serait alors de 1 100 000 t/a.
5. Caractéristiques de la voiture électrique à pile à hydrogène
. charge utile 340 kg
. vitesse maxi 80 km/h (88 km/h en surpuissance)
. autonomie (4 kg d’H2 stocké) 470 km
. poids en charge : 1 100 kg
. climatisation intégrée avec le circuit de refroidissement de l’électrolyte.
. puissance de la pile à hydrogène : 11,5 kw
. la voiture est équipée d’une batterie tampon.
6. Evolution récente de la technologie de la pile hydrogène/air
1965 1968 1974
Puissance unitaire d’un bloc (KW) 0,15 0,21 5,35
Puissance (w/kg) 5,4 52,5 300
Epaisseur d’un élément (mm) 12 3,6 1,7
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