Nous prenons chaque jour les transports publics et c’est sans doute la partie la plus visible de la transition énergétique qu’il nous ait donné de voir en tant que citoyens. Cette vitrine du transport, qui représente tout de même 30% des émissions de GES, est en partie sous la responsabilité des collectivités, mais le virage n’est pas facile à prendre compte tenu des différents choix technologiques possibles. Il faut donc, à son échelle, arbitrer entre le diesel, les biocarburants, le GNV, la batterie et l’hydrogène pour ne citer que les principales options.

La transition énergétique change aussi la donne en termes de prise de décision car elle amène une diminution des coûts d’opération (OPEX, typiquement le carburant), mais à la fois une augmentation des coûts d’investissement initiaux (CAPEX, mise en place des stations par exemple). Cette évolution s’inscrit dans une prise en compte du long terme, concept parfois difficile à concilier avec une concurrence ouverte et encouragée jusque-là par l’Europe. De plus, face aux nombreuses alternatives, les achats de transports collectifs par les collectivités s’apparentent moins à un banal renouvellement de flottes qu’à un paris sur l’avenir. Comme le rappelle la Caisse des dépôts lors d’un récent colloque sur le sujet, aucune alternative n’est complètement mature pour justifier un investissement dans une filière en particulier. Sur la base de récents retours de terrain, la synthèse ci-dessous va tenter d’apporter quelques éclairages sur la situation énergétique dans les transports publics.

Un gaz naturel véhicule (GNV) bien avancé

Le GNV est aujourd’hui le carburant alternatif le plus représenté en France. Son utilisation est principalement pressentie pour les usages périurbains. C’est dans cette dynamique que le constructeur IVECO Bus s’est positionné avec son modèle Low-entry. Son design est d’ailleurs accordé avec son usage puisqu’il dispose de nombreuses places assises pour les longs trajets et un plancher bas pour les passages en ville. Le GNV bénéficie aussi d’un retour d’expérience relativement important dans la mesure où il est utilisé par les transporteurs logistiques ce qui permet aux constructeurs d’améliorer leur technologie plus rapidement. Encore à ses débuts, l’utilisation de biogaz à grande échelle est envisagée pour décarboner cette filière du moteur thermique.

 

La batterie à l’épreuve

Alors que les voitures électriques montent en puissance, le transport collectif semble bénéficier d’une économie d’échelle générée avec un TCO comparable à une solution hybride selon certains opérateurs. Cependant, les inconvénients liés au temps de recharge sont réels. En effet, une flotte ne peut pas compter sur une opérabilité identique au diesel à moins d’augmenter significativement, voire de doubler sa taille. Les fournisseurs d’infrastructures comme Vinci Energies essayent donc de miser sur une souplesse des installations avec des architectures de recharge adaptées aux contraintes (taille de flottes, capacité du réseau, gestion de la charge). Dans un même temps, ces derniers s’alignent sur une compatibilité avec tous les constructeurs ; les standards des prises de recharge n’étant pas complétement homogénéisés. Reste encore le retour d’expérience sur la fiabilité de ce système qui, côté batterie, semblerait être maitrisé mais qui resterait à perfectionner côté bornes de recharge. Enfin, dans l’optique de limiter le risque financier encore non écarté lié à la durée de vie de la batterie, la Caisse de dépôts et EDF proposent conjointement des solutions de location. Cette offre permettrait de soulager les opérateurs de ce potentiel surcoût. A noter que des villes comme Saint-Etienne réinvestissent dans le trolleybus (câble) et que le constructeur IVECO Bus revient dans la course avec son modèle trolley Crealis Neo.

L’hydrogène : « le petit nouveau »

Contrairement au gaz ou à la batterie, le bus à hydrogène ne bénéficie pas du retour d’expérience d’un autre secteur ni d’une économie d’échelle. Cette technologie est donc considérée comme une filière à surveiller mais encore naissante. Elle ne suscite pas non plus un intérêt immédiat, ni des constructeurs comme IVECO bus, ni des opérateurs comme Transdev. A l’inverse, l’Europe mise sur l’avenir de cette filière avec des programmes et des financements répétés (JIVE1, JIVE 2, CHIC, etc). Ces derniers incitant notamment les collectivités à mutualiser leurs achats afin de donner une visibilité aux constructeurs, les encourageant ainsi à investir dans cette technologie. Concernant le prix à l’achat d’un bus 12m, l’objectif est de passer de 1 million d’euros à €625,000 pour 2020 voire à €350,000 en 2023 pour des commandes supérieures à 100 bus nous confie Vallérie Bouillont Delporte, Présidente d’hydrogène Europe. Avec l’appui de l’Europe et l’annonce du plan national hydrogène apportant un soutien de €100 millions sur 5 ans, la conjoncture est donc favorable pour ce « petit nouveau » qui serait amené à connaitre une croissance rapide.

Ne pas enterrer l’Euro 6

Malgré une conjoncture peu favorable (arrêtés municipaux, dieselgate, hausses des prix), le diesel reste dans la course grâce à des évolutions techniques permettant une mise en conformité à la norme européenne Euro 6. Bien que plusieurs communes adoptent des approches plus restrictives que cette norme, le bus diesel a donc encore sa place dans beaucoup d’autres localités. Il faut aussi noter l’arrivée des carburants de synthèse tels que le GTL (gas-to-liquid) et les HVO (huiles hydrogénées) qui peuvent servir de carburant de transition.

Pas de solution unique

D’une manière générale, les opérateurs s’expriment en faveur d’une solution différente et adaptée à chaque configuration d’exploitation. La longueur de ligne, le relief, la hauteur sous pont mais aussi les synergies possibles avec les ressources locales (solaire, éolien, biomasse, hydrogène) sont autant de paramètres qui excluent une solution unique pour l’ensemble du territoire national. Au-delà des aspects technologiques, les opérateurs restent très sensibles à l’accompagnement dont les fabricants font preuve lorsqu’ils apportent une nouvelle solution. En effet, les problèmes dus aux débuts des motorisations alternatives sont plus acceptables lorsque le fournisseur assure un accompagnement technique sous forme d’assistance, de maintenance et de formation.

Des pistes d’améliorations

Face à ce basculement de l’OPEX vers le CAPEX, le retour du temps long doit se traduire jusque dans les contrats entre les collectivités et les opérateurs. En effet, les engagements vis-à-vis de ce dernier se font rarement sur plus de 4 ans, souvent avec des courtes périodes reconductibles, ce qui ne favorise pas l’investissement de l’opérateur dans la durée. De plus, les régions, qui se renforcent avec le récent aménagement territorial, doivent construire des stratégies communes dans leur choix technologique pour faciliter le positionnement des constructeurs et des filières. Enfin, le maillon le plus faible de cette transition énergétique reste certainement les PME qui souhaitent un accompagnement financier par les organismes publics. Ces dernières sont en effet sujettes à une certaine précarité financière face à ces investissements pouvant être risqués.

N’oublions pas non plus la place qu’occupe la France dans cette transformation des transports. Le constat étant que, dans chaque filière, un acteur national est en mesure de se positionner dans la chaîne de valeur. C’est notamment le cas du développement des BMS (Battery Management System) pour les batteries, de la logistique du gaz pour le GNV, ou encore de l’équipement pour la pile à combustible. L’avenir proche nous dira si ces maillons seront suffisamment solides pour faire face à la vague de bus électriques chinois qui ne manqueront pas d’inonder le marché européen d’ici quelques années.

Karel HUBERT

Ingénieur Conseil
Téléphone : 06 01 76 27 98
e-mail : karel.hubert@eneos-conseil.com
Blog : www.energyvisionblog.wordpress.com

Dans le contexte libéral européen où l’intervention de l’Etat dans l’économie est limitée, il est difficile de laisser une place au long terme, pourtant nécessaire à la transition énergétique. Heureusement, l’annonce du 1^er Juin de Nicolas Hulot, Ministre de la Transition énergétique et solidaire, va dans ce sens avec le plan national de déploiement de l’hydrogène. Ce positionnement a été applaudi par la filière puisqu’il apporte un signal fort et un financement à hauteur de 100 millions d’euros dès 2019. Quels sont les objectifs de ce plan ? Quelles en sont les implications et les limites ? Décryptage des 14 mesures annoncées par le gouvernement.

L’hydrogène sera vert ou ne sera pas

Bien qu’ayant l’avantage de lutter contre la pollution de l’air, l’hydrogène doit aujourd’hui se verdir pour prétendre lutter aussi contre le changement climatique. En effet, plus de 90% de ce vecteur énergétique est aujourd’hui produit à partir d’énergie carbonée (vapocraquage du gaz principalement). Le plan hydrogène annonce donc un objectif de 10% d’hydrogène d’origine renouvelable pour 2023 et de 20% à 40% d’ici 2028 (mesure n°1). Il devient donc nécessaire de tracer ce gaz d’ici 2020 à l’aide de certificats d’origine (mesure n°2), ce qui n’est pas sans rappeler le projet européen Certifhy. Ces deux mesures ont surtout pour objectif d’encourager l’installation d’électrolyseurs à l’échelle industrielle pour la production d’hydrogène. Les gagnants français de cette initiative sont les fabricants de solutions de production d’hydrogène tel que Ergosup, Areva H2Gen ou McPhy. Ce dernier a d’ailleurs conclu un partenariat de 16 millions d’euros avec EDF (détenu à 83% par l’Etat) peu de temps après l’annonce du Plan.

La clé de voûte des énergies renouvelables

C’est parce que les énergies renouvelables sont variables qu’il convient de les stocker pour garantir l’équilibre production/demande. Ce concept de Power-to-gas fait intervenir les acteurs du réseau électrique (stabilisation du réseau électrique) et du réseau de gaz (injection d’hydrogène dans le réseau de gaz). Ainsi, le gouvernement s’engage à solliciter ces acteurs (GRDF, Enedis, RTE, etc.) pour identifier des modèles d’affaires rentables (mesures n°5 et n°7). Il est déjà clair que ce concept aura du succès sur les territoires ne bénéficient pas d’un réseau électrique robuste comme les sites isolés et les systèmes insulaires (mesures n°4 et n°6). Le français HDF (Hydrogène De France) l’a bien compris et s’est déjà positionné sur ce marché avec un projet en Guyane de centrale solaire avec stockage sous forme d’hydrogène.

Stimuler la demande

Le gouvernement, par l’intermédiaire de l’ADEME, souhaite accompagner les territoires dans le déploiement de flottes professionnelles de véhicules hydrogène (mesure n°10). Toujours à l’horizon 2023, avec un objectif de 100 stations hydrogène, ce dernier compte sur 5 000 véhicules utilitaires légers (VUL) sur les routes et 200 véhicules lourds (bus, camions, TER, bateaux). Cette projection va jusqu’en 2028, avec 20 000 à 50 000 VUL, 800 à 2 000 véhicules lourds, le tout porté par 400 à 1 000 stations (mesure n°8). Bien que ces annonces soient les bienvenues, les territoires et acteurs privés n’ont pas attendu pour se lancer dans l’aventure. En effet, dès 2014 le pôle de compétitivité Tenerrdis a porté le projet HyWay, déployant ainsi 50 véhicules en Rhône-Alpes. La nouvelle région Auvergne Rhône-Alpes a emboité le pas en 2017 avec le projet Zéro Emission Valley en visant la mise en place de 20 stations et de 1 000 véhicules sur son territoire. La force de l’annonce du 1^er Juin réside surtout dans la visibilité qu’elle donne à des équipementiers automobiles tel que Symbio pour diriger ses investissements et convaincre ses fournisseurs.

Une carte française à jouer : les fortes puissances

Du fait de sa forte densité énergétique, l’hydrogène est souvent identifié comme la technologie des fortes puissances. Laissant à terme le marché du véhicule individuel et VUL à la batterie, l’hydrogène se concentrerait plutôt sur les véhicules lourds (bus et camion), le ferroviaire, le maritime et l’aéronautique. Dans cette logique, Nicolas Hulot souhaite accompagner le développement de ces applications (mesure n°9) et plus particulièrement le ferroviaire dans un contexte plus global de verdissement du parc (mesure n°11). Ces mesures seraient évidement l’occasion de mettre en avant des champions nationaux tel qu’Alstom, STX, Renault ou Airbus. De son côté, le français Symbio n’a pas attendu ce plan pour annoncer son module forte puissance de 40kW pile à combustible.

Lever les freins de la réglementation

Au-delà des aides financières qu’il peut apporter via l’ADEME (mesure n°12), l’Etat est responsable d’adapter la réglementation aux nouveaux usages. Dans le cadre du Plan, le ministre s’est donc engagé à clarifier la réglementation en vigueur en termes de sécurité et de risques (mesure n°13). Ce point fait en partie référence au flou, parfois contraignant, autour du concept de « Production industrielle » d’hydrogène pour les stations dans les démarches ICPE. Une mise en avant d’un hydrogène décarboné est aussi à l’ordre du jour pour les calculs de Bilans carbone® (mesure n°3). Enfin, il est prévu de créer un centre international de certification des composants hydrogène pour la mobilité (mesure n°14). En effet, les procédures en France sont longues et les démarches souvent plus rapides dans d’autres pays européens.

Vision long terme ou caprice politique ?

Il est indéniable que ce plan va dynamiser la filière hydrogène, cette dernière étant encore en phase d’amorçage. Cela dit, seuls quelques objectifs sont chiffrés, le reste pouvant être laissé à interprétation quant au niveau de concrétisation. De plus, il faut souligner que les acteurs de l’hydrogène n’ont pas attendu ce plan pour lancer leurs projets. Il est donc raisonnable de supposer que les poids lourds de la filière (Engie, Air Liquide, Areva, Michelin) sont, en partie, à l’origine de cette initiative politique. La question soulevée par cette remarque est la suivante : Le gouvernement s’est-il vraiment approprié le sujet, ou bien est-il enclin à faire marche arrière aux premières difficultés budgétaires comme ce fut le cas avec le solaire PV ? Quoiqu’il en soit, ce plan ne s’inscrira dans le long terme que s’il est accompagné de politiques contraignantes fortes sur la pollution de l’air et sur la lutte contre le réchauffement climatique.

Ces deux derniers mois ont été riches en annonces dans le secteur de l’hydrogène. Un résumé des événements marquants et de leur signification est donc de mise pour identifier quelques tendances intéressantes.

 

L’automobile : des volumes avec un « 0 » en plus

Engie Cofely a reçu ses 50 Kangoo ZE-H2 opérés autour de Rungis alors que Toyota vise la vente de 30 000 Mirai par an dont 10 000 au Japon et que les taxis HYPE s’équipent de 25 nouvelles Mirai. Des chiffres qui laissent croire à un changement d’échelle dans les volumes connus jusque-là en France et dans le monde. Du côté des constructeurs, Ford et Daimler stoppent leur coopération sur le développement de la pile à combustible (AFCC) mais la filiale Mercedes sort son camping-car H2. Cela signifie-t-il que Ford s’essouffle et ralenti dans la course à la mobilité hydrogène ? De son côté Ballard profite de cet arrêt pour récupérer les actifs stratégiques de ce groupement, et renouvelle sa collaboration avec Audi. A l’inverse de Ford et Daimler, deux partenariats voient le jour entre Audi et Hyundai pour leur technologie de pile à combustible et entre Liebherr Aerospace et General Motors. Ce dernier partenariat est particulièrement intéressant car il démontre la transversalité de la technologie, applicable à l’aéronautique comme à l’automobile.

Bus et Poids lourds : Les modèles sortent des garages

Laissons les véhicules légers pour s’intéresser aux plus fortes puissances, créneau qui me semble tout destiné à la technologie du gaz (je ne précise pas H2 ou GNV…). Le constructeur Polonais Solaris annonce un bus H2 pour 2019, Ballard lance la commercialisation de son bus H2 El Dorado National aux Etats-Unis et Daimler laisse entendre qu’une version H2 de son bus électrique sera disponible sans préciser de date. Un peu moins concret mais tout aussi intéressant l’Americain US Hybrid Corp. et le Chinois BYD Co. (Chine)  collaborent pour développer un bus H2 et Air Liquide passe un accord avec la start-up Chinoise STNE afin d’accélérer le développement de flottes de camions H2 en Chine. Côté carnets de commandes, alors que l’Europe avance fièrement les 62 bus commandés à travers les projets JIVE et JIVE 2, la ville de Wuhan en Chine démarre la construction d’une station hydrogène afin d’alimenter 100 bus à hydrogène d’ici la fin de l’année. Deux autres initiatives Chinoises sont aussi à signaler avec le déploiement de 10 bus H2 à Chengdu et de 12 camions légers à Shangaï. La palme revient tout de même à Nikola qui commande 448 électrolyseurs et stations (1 GW au total) à Nel pour développer le maillage des stations H2 aux Etats-Unis. Cela fait suite à la commande de 800 semi-remorques hydrogène commandés à Nikola par l’américain Anheuser-Busch. Moins ambitieux mais certainement plus rentable, l’aéroport de Liège se convertit à l’H2 avec le projet HaYrport.

Le naval fait surface mais reste en démonstration

Le secteur naval est encore au régime sec des démonstrateurs H2 mais cela n’empêche pas les acteurs de placer leurs pions. En effet, le groupement HYON AS (PowerCell, Hexagon et Nel) a fait un nouveau pas vers la certification de sa pile maritime alors qu’ABB et Ballard annoncent une collaboration pour développer un système pile de forte puissance pour ces mêmes applications maritimes (3MW). Pour voir des bateaux sortir des chantiers il faudra à priori se tourner vers le chantier naval Ferguson (U.K.) qui se positionne sur l’H2 et annonce un premier ferry pour 2021. Les Etats-unis rentrent dans la course avec une étude pour leur bateau Golden Gate Zero Emission Marine réalisé par Bay Ship and Yacht Co. mais surtout avec un financement de $5,3 million de la part du California Air Resources Board (CARB) à destination du port de Long Beach pour développer l’écosystème H2 du site.

 

Le ferroviaire reste polarisé sur un projet

Le Coradia iLint reste l’objet de toute les attentions dans le ferroviaire avec une récente homologation lui permettant de circuler sur les rails. Cependant, d’autres acteurs se mobilisent tel que JSW et PKP Cargo. Ces derniers signent un partenariat sur le développement de trains H2.

Des fournisseurs optimistes

Le pouls des fournisseurs est intéressant car ces derniers montrent des signes avant-coureurs de croissance forte. On pourra noter en effet qu’Haskel, fabricant de compresseur d’H2, se développe et ouvre un nouveau centre d’essais, que Xebec reçoit une commande chinoise de $3,4 millions pour son purificateur d’hydrogène ou encore que Tanaka (Japon), fournisseur de catalyseur pour pile à combustible, investit dans une unité de production 7 fois supérieure à l’actuelle. En se rapprochant de l’épicentre on pourra noter que Ceres Power, pile à membrane solide, réalise une levée de fond de 20 millions de Livres et que la plus grande usine de fabrication de pile à combustible au monde verra le jour en Corée du Sud. Du côté des Etats-unis, FuelCell Energy est confiant dans l’avenir et annonce la création de 100 nouveaux emplois pour la production de ses piles à combustible.

Le Power-to-gas s’industrialise

Dans le stationnaire, les projets sortent peu à peu et les industriels se positionnent. Ainsi Siemens lance un démonstrateur de production d’ammoniac vert à base d’H2 renouvelable, Hydrogenics et Enbridge lancent en Ontario la mise en opération d’une centrale de stabilisation du réseau électrique par l’H2,  Preem et Vattenfall vont installer une usine de production d’H2 vert en Suède et l’Allemand Thyssenkrupp se positionne sur l’électrolyse de masse. TechnipFMC remporte quant à lui un contrat pour une unité de production d’H2 en Inde. Bien que destiné à une raffinerie, on peut imager cet industriel se positionner prochainement sur le stockage H2 des champs solaire Indien. En France, l’intérêt est marqué avec l’acquisition de 22% du capital de McPhy par EDF. Dans le même temps le Français HDF Energy décroche en Guyane un projet de stockage d’une centrale solaire de 55 MW et le projet GRHYD est inauguré à Dunkerque.

Une volonté politique croissante

L’évènement marquant de ces deux derniers mois, est sans doute l’annonce du Plan français de déploiement de l’hydrogène par Nicolas Hulot. Le plan été présenté le 1^er Juin par le ministre de la Transition écologique et solidaire avec au programme, €100 millions et 14 mesures. La semaine suivante, la Corée du Sud a mis les bouchées doubles en investissant €2 milliards dans son développement national de l’hydrogène. Ces deux évènements permettent d’identifier deux stratégies : l’une où la France mise sur le volontarisme de sa filière en se reposant sur le marché et l’autre où le gouvernement Coréen joue une carte stratégique visant une place internationale et des exportations.

Karel HUBERT
Consultant hydrogène
EnerKa