Pierre Beuzit, ex-directeur de la recherche de Renault, et actuel président d’Alphea hydrogène (pôle de compétitivité)

...le respect. Et l'éminent ingénieur ne jure aujourd'hui que par l'hydrogène. A l'occasion de la sortie de son livre "Hydrogène, l'avenir de la voiture", il a accepté de lever le voile sur les technologies inhérentes à cet élément si méconnu, qui souffre de nombreuses idées reçues, et dont le développement est évidemment conditionné par des choix politiques.

Journal de l'Automobile. Avant de parler d'une énergie alternative, il est nécessaire d'en définir le besoin. La pénurie de pétrole est-elle le seul facteur nous obligeant à revoir nos copies en matière d'énergie ?
Pierre Beuzit. Il se dit beaucoup de choses sur le pétrole et les réserves. Il faut bien distinguer les réserves connues et les réserves officielles. On annonce des quantités raisonnables pour rester sur le marché, sans toutefois les surestimer, pour éviter de faire chuter les prix. Voilà pour le plan économique. Sur le plan technique, BP a publié un tableau des ressources assez exhaustif, et qui n'est d'ailleurs contesté par aucun acteur.
Depuis le début de l'ère pétrolière, vers la fin du XIXe siècle, le monde a consommé 1 000 milliards de barils. Bien sûr, ce n'est pas médiatisé, mais il est admis que les réserves identifiées aujourd'hui correspondent à environ 4 500 milliards de barils, plus ou moins difficile à exploiter, soit environ 150 ans d'exploitation, au minimum. Donc, même s'il existe un problème de coûts, la pénurie n'est pas la raison première pour développer des énergies alternatives au pétrole.
Le vrai problème aujourd'hui des états, c'est la dépendance énergétique. Les Etats-Unis, par exemple, ont toujours été autonomes et ne tolèrent pas d'être dépendants. Or, ils importent actuellement 10 millions de barils par jour, soit l'exacte consommation de ce que consomment leurs transports. D'où leur envie de changer d'énergie, surtout qu'ils prévoient l'augmentation de leur consommation pour les transports. Le second facteur qui force le monde à chercher une alternative au pétrole, c'est, bien sûr, l'environnement et sa sauvegarde.
Au plan économique, enfin, aujourd'hui, les capacités de production et de raffinage sont exploitées presque à 100 %. Donc, dès le moindre cyclone ou la moindre guerre, la crise est immédiate. Donc les états ont tendance à stocker, et le stock coûte très cher.

JA. Alors, sur quoi parier ? Faut-il investir pour pérenniser les ressources en pétrole, ou bien développer massivement les énergies alternatives, et lesquelles ?
PB. Nous sommes aujourd'hui en phase de transition. La Chine a de plus en plus besoin de pétrole, elle pompe donc, ici et là, ce dont elle a besoin, partout où c'est possible, notamment en Afrique et dans les régimes un peu, disons "particuliers", où les occidentaux ne peuvent pas s'approvisionner, souvent pour des raisons politiques… D'un autre côté, les indiens ont aussi de gros besoins, dans le cadre de leur développement exponentiel.
Ces pays émergents vont donc rapidement être amenés à faire des choix clairs, et surtout un peu plus sûrs. Ce sont ces choix qui vont conditionner les volontés politiques américaines et européennes. En stand-by, ces puissances occidentales testent un peu toutes les technologies sans vraiment prendre position, ne sachant pas où les pays émergents vont investir, entre le nucléaire, le charbon, l'hydrogène… Car la demande en énergie va bien au-delà des seuls besoins dans les transports !

JA. Pourquoi n'y aurait-il, selon vous, qu'une énergie alternative dans les transports du futur ?
PB. L'hydrogène est la seule alternative massive au pétrole pour les transports. Aujourd'hui, c'est vrai qu'une myriade de technologies se côtoie, l'électrique, l'hybride, les biocarburants… Mais cela pose d'énormes problèmes de cohérence par rapport aux fondements même du modèle économique de l'industrie automobile. Sur une ligne de montage, on ne peut pas imaginer une voiture électrique, une aux biocarburants, une à l'hydrogène… Rien que le fait d'avoir aujourd'hui de l'essence et du Diesel en même temps sur une ligne, ça coûte très cher. Et, en amont de la fabrication, ça double aussi les investissements moteur. Les constructeurs le font parce que l'Europe le demande, mais la diversification n'est pas dans les gènes de l'industrie automobile. Tous les acteurs s'emploient à le faire le moins possible, et favorisent la standardisation. Donc, même s'il subsiste encore une palette de possibilités aujourd'hui, l'industrie auto ne peut pas, durablement, laisser se côtoyer toutes ces technologies.

JA. Que pensez-vous de ces technologies dites alternatives, et pourquoi n'y croyez-vous pas ?
PB. Commençons par l'hybridation. Cette technologie base son succès sur une idée fausse, consistant à dire que cela consomme et pollue moins. Si l'on fait un parallèle avec un Diesel moderne, on obtient les mêmes résultats qu'avec une Toyota Prius par exemple. PSA a fait le test de remplacer le système hybride de la Prius par un moteur Diesel, et la consommation s'est révélée équivalente. Les performances réalisées par la Prius sont également dues au véhicule lui-même, développé et optimisé pour cette technologie. Mais au-delà de cela, le principal problème de l'hybridation, c'est le coût que représente cette chaîne de traction, environ deux fois supérieur au prix d'un moteur conventionnel. Aujourd'hui, l'hybride ne se vend que grâce aux incentives des pouvoirs publics et de Toyota. Quant à l'idée de faire de l'hybridation Diesel, à la manière de PSA, réfléchissons… L'intérêt de l'hybridation, c'est de limiter l'utilisation du moteur thermique dans les phases où son rendement est moindre, c'est-à-dire là où il consomme et pollue le plus. Or, le Diesel a déjà un bon rendement dans toutes ses phases ! Par là même, les gains potentiels sont moindres (- de 10 % par rapport à un Diesel normal). Négligeable en regard du coût engendré par le développement d'une chaîne de traction spécifique. Associer le moteur le plus cher du monde (le Diesel common rail) à une chaîne hybride hors de prix est un non-sens à la fois technique et économique ! Le Diesel hybride est, pour moi, plutôt un effet d'annonce, politiquement correct.
Maintenant, pour les véhicules électriques, le problème est tout autre. Il réside bien évidemment dans la batterie. Car, malgré les immenses progrès réalisés en lithium ion, en métal polymère… aujourd'hui, les meilleures batteries sortent 120 Wh au kilo et les meilleures prévisions en terme de performances restent très limitées, à environ 300 Wh/kg. Rappelons qu'un kg d'essence développe environ 12 000 Wh… cqfd.
Le coût des batteries reste également prohibitif. Enfin, le plus gros problème, dont les industriels ne voient aujourd'hui pas d'issue, réside dans la fiabilité des produits. On ne sait pas faire des batteries qui tiennent longtemps, avec des cycles de charge-décharge nombreux, profonds…
Les biocarburants répondent à une autre analyse. Il faut déjà distinguer la première génération de la seconde. La première génération, celle d'aujourd'hui, c'est une hérésie, à plus d'un titre. Déjà, ça fait grimper inutilement le prix des produits agricoles. De plus, les ressources sont très limitées. Enfin, le coût de production est prohibitif. Pour une économie de CO2 somme toute faible, surtout avec l'éthanol, obtenu avec de la betterave.
Au Brésil, c'est différent. l'éthanol leur revient moins cher que le pétrole. Et leur production d'éthanol est liée au cours du sucre. Quand il est cher, il y a moins de production d'éthanol, et quand il chute, on produit de l'éthanol, issu de la canne à sucre. En plus, ils puisent également dans la canne à sucre l'énergie nécessaire pour produire l'éthanol. C'est donc un circuit fermé, donc le bilan CO2 est bien supérieur au nôtre (80 %, contre 20 % chez nous).
Les seules pistes intéressantes, aujourd'hui, résident dans les biocarburants de deuxième génération. Pour les obtenir, on utilise le procédé Fischer-Tropsch, découvert dans les années 20. Il s'agit de produire des gaz de synthèse (H2 et de CO), à partir de n'importe quoi, du charbon, de la biomasse… que l'on convertit ensuite en carburant liquide synthétique.
Et là, cela devient intéressant à plus d'un titre. Tout d'abord, dans le cas de la biomasse, on utilise n'importe quelle plante et on utilise l'intégralité de cette plante, ses résidus… Le potentiel européen de substitution au pétrole est alors d'environ 30 à 35 %, donc pas négligeable. Et on utilise aussi les déchets agricoles, le bois, les déchets animaux. Shell est bien avancé sur la question et dispose d'installations fonctionnelles en Indonésie notamment. Autre très gros intérêt, c'est que l'on fabrique alors du carburant de synthèse, donc on peut l'adapter et le préciser, l'optimiser pour un moteur. Pourquoi faire précisément de l'essence ou du gasoil quand on peut faire beaucoup mieux ? C'est-à-dire un carburant qui brûle complètement et, bien sûr, qui ne pollue pas !
Mais ces carburants ne sont encore pas opérationnels au niveau industriel, que ce soit en terme de rendements, de coûts… Et enfin, le véritable frein à l'utilisation de la biomasse pour fabriquer des carburants, c'est que l'on aura sans doute mieux à faire que des carburants avec ces technologies. Car, qui dit substitution au pétrole ne dit pas seulement remplacement d'énergie pour les transports. Le pétrole sert à tout ! Plastiques, textiles, produits pharmaceutiques…, qui peuvent aussi être fabriqués à partir de la biomasse.

JA. En quoi l'hydrogène est-il, pour vous, la seule alternative crédible ?
PB. Simplement parce que la voiture de demain est électrique, c'est un processus déjà entamé. L'ensemble des fonctions mécaniques se transforme peu à peu en fonctions électriques, chez tous les constructeurs. Et cela pour des raisons de simplicité, de fiabilité et de capacités de pilotage par l'électronique. Il faut dire aussi que les rendements électriques sont bien supérieurs à l'hydraulique et à la mécanique. Et cette mutation s'est déjà opérée en aéronautique, pour les commandes, l'air conditionné… Donc, s'il est acquis que les besoins en électricité augmentent, la seule solution consiste à produire sa propre électricité à bord, puisqu'on ne sait pas la stocker de manière cohérente. Et pour avoir une production suffisante, il n'y a que l'hydrogène et la pile à combustible. Concernant la propulsion, l'électricité est aussi une évolution logique de l'automobile. En effet, un système complet de pile à combustible présente l'avantage de se placer n'importe où dans la voiture. Comme les moteurs électriques se trouvent dans les roues, les transmissions disparaissent ! Quant à la pile elle-même, développant 80 kW (c'est la moyenne), imaginez vous la taille d'une valise, et juste des tuyaux d'eau et des fils électrique. La vraie question, c'est quand le verra-t-on ?

JA. Comment produit-on de l'hydrogène à grande échelle ?
PB. L'hydrogène se produit à partir de n'importe quoi, il y a que l'air que n'en contient pas. Le produit de base le plus courant pour en fabriquer, c'est l'eau, mais ça peut être la biomasse, et même le pétrole. Mais il faut de l'énergie pour extraire ou fabriquer l'hydrogène. Et il faut, de surcroît, rejeter le moins de CO2 possible dans la production. Le plus simple semble consister à utiliser le nucléaire. En France, nous disposons de 59 centrales, qui ne travaillent quasiment pas la nuit, et que l'on pourrait donc utiliser pour faire de l'H2 par électrolyse. Cela ne coûterait pas cher, car on ne fait alors qu'utiliser du courant électrique qui est gaspillé d'habitude. En fait, l'hydrogène est bien le meilleur moyen de stocker l'électricité, en quelque sorte.

JA. D'accord, mais comment stocke-t-on alors l'hydrogène ?
PB. Sous forme gazeuse, il faut une très haute pression (700 bars) pour obtenir des encombrements raisonnables (1 litre d'hydrogène à pression atmosphérique occupe 12 000 m3). Sous forme liquide, le stockage est possible, mais il faut amener l'hydrogène à - 253°C, donc ce n'est pas évident non plus. Sans compter l'énergie perdue dans l'opération de refroidissement (environ 35 %).
La troisième solution, la plus prometteuse, consiste à stocker l'H2 sous forme solide. Ce procédé, encore expérimental, consiste à injecter l'hydrogène sous pression, dans un métal spécifique qui le capturera, puis le libérera ultérieurement, sous forme gazeuse, en chauffant.
Sachant qu'il faut 1 kg d'hydrogène pour faire environ 100 km dans une automobile, on pourrait stocker 5 à 6 kg d'H2 dans l'encombrement d'une boîte à chaussures. Ce serait donc plus petit qu'un réservoir auto, pour une autonomie équivalente.
La seconde voie du stockage solide, est la solution du borohydrure du sodium. Le prototype H2O de Peugeot était basé sur ce principe. Il s'agit d'un composé chimique, un petit bloc, qui contient de l'hydrogène, et, quand on le mélange avec de l'eau, il dégage de l'hydrogène. Nokia prépare d'ailleurs un téléphone à pile à combustible, sur ce principe.

JA. Alors, quelles sont les limites du développement de l'hydrogène ?
PB. Bien entendu, le principal problème est le réseau de distribution… L'hydrogène à la pompe, soyons lucides, ce n'est pas pour demain. Il faudra attendre de véritables décisions politiques fortes, traduisant elles-mêmes des choix technologiques que personne n'a encore officiellement pris… Sur le plan technologique, même si les travaux avancent, nous rencontrons encore quelques problèmes de jeunesse, notamment sur la pile elle-même… Ainsi, les ions hydrogène sont très acides, ils rongent tout, donc problème de fiabilité et d'usure. Nous travaillons également sur les coûts, aujourd'hui environ trois fois supérieurs à ceux d'un moteur à combustion interne. Enfin, l'ensemble de l'industrie du moteur à combustion interne voit l'hydrogène et la pile à combustible d'un mauvais œil. Cela remet en effet en cause l'ensemble de leur activité. Aux Etats-Unis, on pense également que les mentalités au sens large, seront le frein le plus important au développement de l'hydrogène.

JA. Comment faire sauter tous ces verrous ?
PB. En tout premier lieu, pour rouler à l'hydrogène avant que le réseau de distribution soit mature, il existe la solution du reformage, avec des solutions industrialisables dans les cinq ans à venir. Cette technologie consiste à produire son propre hydrogène à bord, en utilisant du carburant fossile, n'importe lequel. Le gros intérêt, c'est que l'on consomme deux fois moins, car le rendement de la pile à combustible est très supérieur à celui d'un moteur à combustion. On réduit donc d'autant les émissions de CO2. Quand je travaillais chez Renault, nous avons monté le système sur un Scenic prototype, c'est-à-dire un moteur électrique alimenté en courant par un reformeur, lui-même fonctionnant avec le carburant standard contenu dans le réservoir. Nous faisions 1 500 km avec un plein !
Enfin, en ce qui concerne les mentalités, je pense qu'il faut que la technologie démarre sur d'autres secteurs que l'automobile. Des secteurs moins capitalistiques, moins impactés, comme la production d'électricité, le remplacement des batteries sur les chariots élévateurs, le chauffage… La pile à combustible en mode stationnaire est plus facile à travailler, c'est intéressant sur le plan économique et ça donne une image écologique, donc les industriels devraient se laisser convaincre à court terme.

JA. Pouvez-vous nous donner votre vision du calendrier de l'hydrogène à compter d'aujourd'hui ?
PB. La suppression du pétrole n'arrivera pas d'un coup. Nous parlons là de l'horizon 2050. Car, si certaines mutations technologiques sont très rapides (common rail, téléphone portable), on observe qu'elles prennent en général entre 20 et 30 ans. Mais je crois aux facteurs d'accélération. Le développement, je le répète, est lié à l'appréhension de cette technologie par la Chine et l'Inde. S'ils s'y mettent, ça précipitera les choses. Car ces pays émergents représentent les plus grosses demandes en énergie dans l'avenir. Leur décision conditionnera la volonté des occidentaux de se lancer corps et âme. Je vois une vraie explosion vers 2020.
Je pense que, quand la pile à combustible va apparaître, l'accélération sera phénoménale, malgré les investissements. A ce sujet, les États-Unis ont évalué que la mise en place de l'hydrogène coûterait le prix de la conquête spatiale de la lune, soit une centaine de milliards de dollars. Ce qui est peu de chose, au regard du déploiement des technologies et du réseau de téléphonie mobile par exemple, qui est revenu à 300 milliards de dollars au monde, depuis 15 ans !