Les premiers trains à hydrogène français bientôt sur les rails
La région Bourgogne-Franche-Comté et les TER SNCF vont faire rouler trois rames autour d’Auxerre à partir de 2023.
Temps de Lecture 4 min.
Jusqu’ici limitée, en France, au rang de belle idée théorique, la mobilité ferroviaire à hydrogène passe enfin au stade du projet concret. Vendredi 5 mars, la Bourgogne-Franche-Comté a annoncé son intention d’acheter trois trains régionaux à hydrogène au constructeur Alstom, devenant la première région française à officialiser une commande de trains utilisant cette technologie sans émissions, qui permet de produire de l’électricité à bord, grâce à une pile à combustible alimentée par un réservoir d’hydrogène (H2).
Chacune des rames (dites « bimodes », car elles peuvent aussi se brancher sur une caténaire, lorsque la voie est électrifiée) est composée de quatre voitures pouvant emporter jusqu’à 220 passagers, à 160 kilomètres/heure, avec une autonomie de 400 à 600 kilomètres. Elles sont destinées à circuler sur la ligne Laroche-Migennes-Auxerre-Corbigny-Avallon, dans l’Yonne, une voie non électrifiée. Les premières circulations à titre d’expérimentation auront lieu en 2023, et les trajets commerciaux devraient démarrer en 2024.
Dans cette affaire, la Bourgogne-Franche-Comté, présidée par la socialiste Marie-Guite Dufay, met le paquet financièrement. Les engins vont lui coûter 51,9 millions d’euros, soit 17,3 millions par rame. Toutefois, la partie des frais liée au développement de la technologie est prise en charge par l’Etat. En fin de compte, la région devrait débourser 14 millions d’euros par train, dont 4,5 millions pour la seule traction H2.
« Un écosystème vert et durable »
Ce projet s’inscrit dans une politique volontariste de ce territoire, qui engage 100 millions d’euros dans un plan hydrogène de long terme. Les trois trains viennent s’intégrer à un écosystème installé dans l’agglomération auxerroise : achat de cinq bus H2 dans le réseau de transport public et, surtout, création par EDF d’une station à hydrogène locale d’une capacité de production de 400 kilos par jour, qui approvisionnera, entre autres, les trains et les bus.
L’atout-clé du programme auxerrois de 8,5 millions d’euros, c’est que l’hydrogène sera produit par électrolyse (on le sépare de la molécule d’eau), à l’aide d’énergies renouvelables locales : éoliennes et barrages dans le Morvan. Une « économie circulaire de l’énergie », pour reprendre la formule de Crescent Marault, le maire (LR) d’Auxerre et président de la communauté d’agglomération, laquelle a le mérite de résoudre le principal problème environnemental de l’hydrogène. Aujourd’hui, ce gaz est extrait par « reformage » du méthane, avec un bilan carbone désastreux.
« Intégrer le train à hydrogène dans un écosystème vert et durable est la manière la plus vertueuse de s’approprier cette nouvelle forme de mobilité », estime Brahim Soua, responsable de la plate-forme trains régionaux chez Alstom, qui assemblera les trains dans son usine de Reichshoffen (Bas-Rhin). Il faut dire que le constructeur français a plusieurs coups d’avance en la matière. Seul fabricant actuel de cette technologie dans son centre d’expertise de Tarbes (Hautes-Pyrénées), le géant ferroviaire a déjà fait rouler des trains tests en Allemagne et en Autriche, sur plus de 200 000 kilomètres, depuis 2018.
Un marché qui commence à frémir
A la grande joie d’Alstom, le marché de l’hydrogène ferroviaire européen et mondial commence à frémir. Outre les pays germaniques, où le service commercial proprement dit commencera en 2022, avec une quarantaine de trains déjà commandés, Alstom a signé une commande en Italie (Lombardie) pour huit trains, dont deux en option, avec un objectif de circulation commerciale en 2023. Selon M. Soua, au Royaume-Uni, aux Pays-Bas, en Belgique, au Danemark, en Espagne, au Maroc, des clients potentiels se sont manifestés. Bien plus loin, des contacts commerciaux ont été noués en Californie et en Nouvelle-Zélande.
Lire aussi Toyota veut s’imposer dans la voiture à hydrogène, notamment en France
L’enjeu n’est pas mince. En Europe, il s’agit de remplacer environ 5 000 trains régionaux diesel (dont un bon millier en France et plus de 2 000 en Allemagne), d’ici à 2035. Un marché à 60 milliards d’euros au bas mot. La concurrence tente d’ailleurs de rattraper son retard.
L’allemand Siemens a conclu un accord avec la Deutsche Bahn pour tester un prototype. Le suisse Stadler a vendu un train à hydrogène pour le transport de passagers, en 2024, dans le comté de San Bernardino, près de Los Angeles, en Californie.
Un intérêt financier
Du côté français, les ingénieurs de la SNCF ont longtemps été sceptiques sur la traction hydrogène, pariant plutôt sur le train à batteries, ce qui explique le retard pris sur l’Allemagne. Mais un coup d’accélérateur a été donné à partir de 2018.
Cette première officialisation d’une commande de trois trains H2 s’inscrit dans le cadre d’un contrat global signé, en 2019, entre Alstom, la SNCF et quatre régions (Bourgogne-Franche-Comté, Auvergne-Rhône-Alpes, Occitanie, Grand-Est) pour trois à quatre rames à hydrogène par région. Le contrat proprement dit pour l’acquisition de ces trains ne sera d’ailleurs vraiment signé que lorsque les trois autres exécutifs régionaux auront, dans les mois qui viennent, révélé leurs intentions, comme l’a fait, vendredi, la Bourgogne-Franche-Comté.
L’Etat, actionnaire unique de la compagnie ferroviaire nationale, est pour beaucoup dans ce tournant. Une première impulsion avait été donnée par Nicolas Hulot, quand il était ministre de la transition écologique. Le plan hydrogène de 7 milliards d’euros, dévoilé à l’automne 2020 dans le cadre du plan de relance, donne un cadre financier solide à ce volontarisme.
Et la puissance publique y voit un intérêt financier : hydrogéniser les trains permet de les faire passer au tout-électrique, sans modifications coûteuses de l’infrastructure. Avec le projet Bourgogne-Franche-Comté, la SNCF et l’Etat s’épargnent, par exemple, l’électrification programmée de la portion de ligne entre Auxerre et Laroche-Migennes.Les quatre programmes de la SNCF pour décarboner ses 1 100 trains régionaux diesels
Trains à hydrogène : Moteurs diesels remplacés par une traction hydrogène. Quatre régions impliquées : Bourgogne-Franche-Comté, Auvergne-Rhône-Alpes, Occitanie, Grand-Est. Premiers essais : 2023.
Trains à batteries : Moteurs diesels remplacés par des batteries (autonomie limitée hors accès aux caténaires). Cinq régions impliquées : Auvergne-Rhône-Alpes, Occitanie, Hauts-de-France, Nouvelle-Aquitaine, Sud (ex-PACA). Premiers essais : 2022.
Trains hybrides : La moitié des moteurs diesels remplacés par des batteries. Quatre régions impliquées : Occitanie, Grand-Est, Nouvelle-Aquitaine, Centre-Val de Loire. Premiers essais : 2021.
Biotrains : Diesel remplacé par des huiles 100 % végétales (60 % de réduction des émissions). Régions impliquées et premiers essais non connus.
Lire aussi * L’hydrogène, nouvel eldorado de la politique énergétique française
L’hydrogène, nouvel eldorado de la politique énergétique française
Par Nabil Wakim
Publié le 27 septembre 2020 à 16h00 – Mis à jour le 29 septembre 2020 à 11h36
https://www.lemonde.fr/economie/article/2020/09/27/l-hydrogene-nouvel-eldorado_6053802_3234.html
DÉCRYPTAGES
Méprisé il y a encore peu, ce gaz est désormais présenté comme un pilier de la réindustrialisation et de la relance en France. Son principal atout : permettre de décarboner l’industrie et le transport. Mais des interrogations demeurent.
C’était en janvier, autant dire il y a une éternité. A l’Assemblée nationale, la ministre de la transition écologique et solidaire d’alors, Elisabeth Borne, vient de répondre pendant deux heures aux questions des membres de la commission des affaires économiques sur l’épineux sujet de la filière nucléaire française. Au fond de la salle, une voix s’élève : Michel Delpon, député La République en marche (LRM) de Dordogne, s’apprête à prendre la parole. A peine a-t-il prononcé le mot « hydrogène »que ses collègues s’esclaffent et tapent des mains : le député est un fervent défenseur de cette énergie mais passe encore pour un sympathique iconoclaste. Quelques mois auparavant, le gouvernement s’était chargé d’affaiblir discrètement le début de plan hydrogène de Nicolas Hulot, peu après sa sortie de l’exécutif, en diluant sur trois ans les engagements promis sur douze mois.
Lire aussi La France prête à relever le pari risqué de l’hydrogène
Désormais, le ton a changé : raillé et regardé avec méfiance il y a encore peu de temps, ce gaz si léger est désormais présenté comme un pilier majeur de la réindustrialisation et de la relance en France – et comme un outil central pour décarboner l’industrie et le transport. Voire comme le nouveau pétrole. « L’hydrogène comme énergie de la France, voilà un projet qui apparaissait il y a peu de temps comme une promesse lointaine », reconnaissait début septembre la ministre de la transition écologique, Barbara Pompili. « C’est un pari extrêmement audacieux », se réjouissait à ses côtés Bruno Le Maire, le ministre de l’économie, lors de la présentation du plan français, début septembre. Et pour cause : là où le plan Hulot prévoyait timidement 100 millions d’euros, la France souhaite maintenant investir 7,2 milliards sur dix ans, dont 2 milliards dans les deux prochaines années, dans le cadre du plan de relance. Tour d’horizons des quatre questions majeures à se poser.
1. Pourquoi la France se tourne-t-elle vers l’hydrogène ?
Depuis des années, l’hydrogène est utilisé comme composant chimique dans l’industrie. Mais il peut également être vecteur énergétique, mélangé à du gaz ou pour produire directement de l’électricité. Il est aujourd’hui fabriqué à partir de pétrole ou de gaz naturel – il est ainsi qualifié de « gris », et particulièrement polluant. Mais il peut aussi être produit grâce à de l’électricité, à travers une machine appelée électrolyseur. Cette pratique, encore peu répandue aujourd’hui, possède un immense avantage : si la production de l’électricité utilisée n’a pas émis de gaz à effet de serre, on dispose alors d’un vecteur énergétique sans impact sur le réchauffement climatique. L’hydrogène est considéré comme « vert » s’il est produit à partir d’énergies renouvelables, et comme « décarboné » s’il est produit à partir d’énergie nucléaire. Il peut également être produit à partir d’énergies fossiles adossées à un système de stockage de carbone – on le qualifie alors de « bleu ».
Lire aussi L’hydrogène, poids plume aux deux visages
L’avantage de l’hydrogène est qu’il peut, en théorie, servir à décarboner des pans entiers des secteurs les plus émetteurs en CO2, pour lesquels il n’existe pas beaucoup d’alternatives : l’industrie et le transport lourd. Le plan français fait sa priorité de remplacer le « gris » produit dans l’industrie par du « décarboné ». « Environ 95 % de l’hydrogène est aujourd’hui produit de manière fossile. Si vous voulez lutter contre le changement climatique, vous devez décarboner ces industries », résume Laurent Carme, le PDG de McPhy, une entreprise française qui fabrique des électrolyseurs.
Lire aussi A Fos-sur-Mer, les difficiles premiers pas de l’hydrogène vert
La position française a aussi évolué fortement sous l’influence du plan massif lancé par l’Allemagne en juin : 9 milliards d’euros sur dix ans pour passer un palier significatif – notamment en suscitant la production d’hydrogène « vert » en Afrique du Nord et au Proche-Orient, pour l’importer ensuite vers l’Europe. Une stratégie qui dérange une partie de la filière nucléaire française, qui reproche à l’Allemagne de miser sur ce sujet pour compenser sa sortie du nucléaire – et sa prochaine sortie du charbon.
Lire aussi L’industrie allemande s’enthousiasme pour l’hydrogène
2. A quoi va servir cet hydrogène ?
La première étape consistera à remplacer l’hydrogène gris employé dans le raffinage et la chimie. Celui-ci est notamment présent dans la production d’ammoniac, qui est utilisée dans 80 % des fertilisants. L’objectif du plan français est de diminuer d’au moins 50 % en dix ans les émissions de gaz à effet de serre liées à l’usage de ce gaz dans l’industrie. Plus de 1,5 milliard d’euros seront consacrés dans les trois prochaines années à atteindre cet objectif.
Dans un deuxième temps, il s’agit de s’attaquer à la décarbonation progressive de secteurs du transport maritime, routier et aérien, pour lesquels il n’existe pas aujourd’hui d’alternative aux hydrocarbures – l’option des véhicules électriques avec batteries étant plutôt réservée aux véhicules légers. Plusieurs groupes européens, dont Michelin, travaillent à des solutions pour des camions. Alstom planche déjà sur des trains qui pourraient remplacer les lignes non électrifiées. Sous forte pression politique, Airbus affirme étudier un projet d’avion pour 2035 – une date jugée prématurée par de nombreux observateurs
Lire aussi Airbus ambitionne de commercialiser un avion à hydrogène en 2035
Mais ce développement en France répond aussi à un autre objectif : soutenir l’émergence d’une filière industrielle française. Et ne pas reproduire ce qui s’est passé avec les éoliennes et les panneaux solaires, très majoritairement produits hors de l’Hexagone. En soutenant la production d’électrolyseurs, l’Etat espère créer un choc et faire baisser les prix. « La logique est simple : la massification des projets va faire changer la filière d’échelle », explique Charlotte de Lorgeril, consultante chez SIA Partners et autrice d’une étude sur le sujet : « Les entreprises actuelles du secteur sont des petites structures, si les carnets de commandes triplent, cela va jouer sur les coûts. » Les promoteurs de l’hydrogène espèrent aussi réindustrialiser certains territoires, afin de décentraliser la production.
3. Comment développer l’hydrogène ?
C’est là où le bât blesse : aujourd’hui, la production coûte cher, puisqu’il faut d’abord produire de l’électricité, pour la transformer ensuite en hydrogène. Pour assurer une production massive, la France et l’Allemagne misent sur deux stratégies différentes. L’électricité française – produite essentiellement avec de l’énergie nucléaire et des renouvelables – est presque totalement décarbonée et émet peu de CO2. Le projet français consiste donc à utiliser l’électricité du réseau. En Allemagne, on prévoit de produire l’hydrogène principalement à partir d’énergies renouvelables.
La politique énergétique de la France prévoit de multiplier par cinq les capacités installées de solaire et par 2,5 celles de l’éolien dans les dix prochaines années, mais aussi de fermer douze réacteurs nucléaires d’ici à 2035. Dans ces conditions, comment répondre aux besoins grandissants en électricité… tout en garantissant la production d’hydrogène ?
D’autant que, pour se développer, cette production devra bénéficier de mécanismes de soutien. La filière plaide pour un dispositif ambitieux, qui pourrait coûter 3,6 milliards d’euros sur les dix prochaines années. Le gouvernement n’a pas encore annoncé les modalités de ce soutien, « mais il est évident qu’il faudra un système de subventions », estime Charlotte de Lorgeril. « Il faut nous aider à combler cet écart de compétitivité entre l’hydrogène vertueux et l’hydrogène gris, avec des engagements à long terme, sur dix ou quinze ans », plaide Philippe Boucly, président de l’Afhypac, l’association des industriels de la filière.
Surtout, plusieurs observateurs estiment que pour bien développer l’économie de l’hydrogène, il faut arriver à faire émerger dans le même temps la production et les usages. « Il ne faut pas l’utiliser pour tout et n’importe quoi », s’inquiète Cédric Philibert, ex-analyste chargé du sujet à l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Il estime que la priorité est de se concentrer sur les usages industriels plutôt que sur les transports. Bruno Le Maire insiste sur le développement de la filière de l’électrolyse en priorité. « Nous aurons une stratégie plus lente, ce sera moins visible que d’avoir des bornes de recharge partout avec un hydrogène qui n’aurait pas été produit en France. Mais c’est plus solide et plus souverain », explique le ministre de l’économie.
4. Quels sont les risques de ce plan ?
Si la France a mis plusieurs années avant de se convaincre d’investir dans le secteur, c’est notamment pour une question de coûts. Certes, la « massification » de la production fera baisser les prix des infrastructures, mais cela ne rendra pas pour autant l’hydrogène compétitif face aux hydrocarbures dans tous les cas. Ce développement devra impérativement s’accompagner d’une taxation importante du carbone, notamment aux frontières européennes, en plus de solides mécanismes de soutien public. Dans le transport, les véhicules lourds à hydrogène sont aujourd’hui beaucoup plus chers à l’achat que leurs concurrents, et cette différence de prix devra également être soutenue.
Lire aussi Véhicules à hydrogène : les Français mettent les gaz
Surtout, l’idée de basculer dans une « économie de l’hydrogène » ne correspond pas à tous les besoins énergétiques, ajoute Cédric Philibert: « Il faut le voir comme un complément à l’électrification ; ce n’est pas le nouveau pétrole. Penser cela serait une illusion : il faut le réserver là où on ne peut pas utiliser l’électricité. » D’autant que dans certains secteurs, les évolutions laissent les spécialistes sceptiques, en particulier dans l’aérien. « Il y a énormément de défis techniques à résoudre, en particulier le volume énorme d’hydrogène qu’il faudrait transporter. », estime M. Philibert, qui estime qu’envisager une telle option dès 2035, comme souhaite le faire Airbus semble « très compliqué ».
Autre obstacle : le transport. Ce gaz est particulièrement léger et le transporter par bateaux à travers le monde sous forme liquéfiée – comme le gaz naturel – est une option particulièrement coûteuse. Il faudrait d’abord refroidir l’hydrogène à – 252 °C, ce qui nécessite beaucoup d’énergie. L’hydrogène est par ailleurs beaucoup moins efficace que le pétrole : un litre de carburant d’essence contient la même quantité d’énergie que quatre litres d’hydrogène liquéfié, ce qui nécessite des réservoirs bien plus importants. Les gazoducs existants ne sont pas tous utilisables tels quels pour le transporter et des questions de sécurité peuvent se poser.
Les sceptiques rappellent que l’incendie du dirigeable Hindenburg en 1936 a été causé par l’hydrogène – un argument battu en brèche par la filière, qui rappelle que l’hydrogène étant un gaz très léger, il y a peu de risques d’accumulation. Enfin, les coûts réels d’une production à grande échelle ne sont pas encore connus, ni le périmètre du soutien public sur le long terme. « Il n’y a aucun modèle économique raisonnable, même à échéance 2035, mais comme l’hydrogène est à la mode, on a l’impression que certains font semblant d’y croire », raille un acteur du secteur pétrolier.
Les deux prochaines années devraient permettre de tester les réalités et les limites du plan français, notamment à travers la montée en puissance de la filière électrolyseurs et de la mise en œuvre de projets franco-allemands « C’est vrai, il y a des obstacles, reconnaît le député Michel Delpon, mais nous sommes à l’aube d’une révolution industrielle. C’est l’énergie du futur, j’en suis convaincu. »
Lire aussi L’enseignement supérieur veut rouler pour l’hydrogèneNabil Wakim
Santé-Environnement-Politique 