D’apparence, ce train vous parait tout à fait classique. En réalité, il fonctionne à l’hydrogène. Une technologie qui se déploit sur les rails du Monde entier. C’est le cas en Chine, au Japon, en Suisse ou encore au Canada. Quel est l’intérêt d’une telle technologie ? Nous déplacerons-nous demain tous, grâce à l’hydrogène ? Vous allez voir que c’est un sacré défi !
Trains à hydrogène : l’avenir sur les rails ?
En France, nous sommes 1,3 millions à monter chaque jour dans un train régional. 8 sur 10 fonctionnent à l’electricité, les autres au diesel.Un carburant trop gourmand et trop polluant. Mais cela pourrait bien changer …
Au Nord de Paris,voici le siège de l’entreprise leader de la mobilité. En coulisses, 12 trains à hydrogène sont en construction, commandés par la Sncf. Navré pour vous mais vous ne verrez aucune image du futur train français, c’est top secret !
En revanche, voici le premier train à hydrogène au Monde. Il a été déployé en Allemagne par Alstom en 2022. Le responsable des trains régionaux nous explique son fonctionnement.
Brahim Soua
Vice-Président de la plateforme des trains régionaux chez Alstom
‘’Dans le cadre du train à hydrogène, nous avons besoin de l’hydrogène on board, donc nous avons besoin des réservoirs remplis d’hydrogène qu’on combine avec l’oxygène de l’air dans un modèle qui s’apelle une pile à combustible’’
Pour alimenter cette pile à combustible, l’hydrogène est puisé dans les réservoirs. L'oxygène est capté dans l’air ambiant. Par réaction chimique, c’est ainsi qu’on obtient de l’electricité. Seul résidu restant : de l’eau.
En Allemagne, les trains peuvent atteindre 140 Km/H avec une autonomie de 1000 Km. Mais en France, petite particularité, ce ne sera pas un train 100 % hydrogène.
Brahim Soua
‘’Le train français est un train qu’on appelle bi-mode, ça veut dire qu’il est à la fois électrique et hydrogène. Lorsque la caténaire est disponible, il utilisera la caténaire, et quand la caténaire ne sera pas disponible, donc quand le train roulera sur des zones non électrifiées, il utilisera l’hydrogène pour produire son électricité’’
Mais voilà, développer massivement l’hydrogène à bord des trains, ce n’est pas si simple …
A Nancy, dans le Grand Est, ce laboratoire travaille sur l’hydrogène dans les transports. On y retrouve ici la fameuse pile à combustible, du moins une version miniature. C’est elle qui permet de transformer l’hydrogène en énergie électrique.
Jérôme Dillet
Ingénieur de recherche - CNRS
‘’Voilà une cellule de pile à combustible. C’est l’une parmi les 60 qui sont assemblées ici. On va les mettre en série électriquement pour avoir une tension utilisable’’
Le problème majeur de ces cellules, c’est leur manque de durabilité. Pour une utilisation à grande échelle, ce chercheur tente de comprendre les conditions qui accélèrent ce vieillissement.
Jérôme Dillet
Ingénieur de recherche - CNRS
‘’Les membranes sont des membres très fines de 10 microns, donc elles peuvent assez facilement être dégradées, perdre en épaisseur. Mais également au niveau des electrodes, qui elles-même sont des couches très fines avec des supports carbonés. Et donc ces supports carbonés peuvent être oxydés dans certaines conditions de fonctionnement’’
Rien que changer une seule cellule défaillante de la pile nécessite une opération contraignante et couteuse qui mettra le train à l’arrêt.
Jérôme Dillet
‘’Actuellement on a plutôt une durée de vie qui est de l’ordre de 5 000 à 10 000 heures et on va chercher à augmenter cette durée de vie jusqu’à 50 000 heures pour réduire les opérations de maintenance sur le train, ce qui va nous permettre donc de réduire les coûts d’utilisation du système pile à combustible’’
Juste à côté, ce chercheur travaille sur la façon de compresser l’’hydrogène pour l'introduire dans le réservoir du train.
Giuseppe Sdanghi
Professeur junior en hydrogène - Université de Lorraine
‘’L’hydrogène est un gaz très léger, du côté très volatile, il a une masse volumique très faible par rapport aux autres combustibles, ce qui veut dire qu’on arrive pas à stocker beaucoup de combustible dans un réservoir. Pour stocker beaucoup d’hydrogène pour des applications dans l’automobile ou dans des trains, comme dans notre cas, il faut le comprimer’’
Après chaque journée, un train doit être rechargé grâce à des stations spécifiques. Si le remplissage est rapide, il reste là aussi couteux.
Giuseppe Sdanghi
‘’Mon objectif c’est de développer des technologies de compression non mécaniques qui soient electrochimiques ou qui soient thermiques. Et si on bascule vers des technologies qui ne sont pas mécaniques, le coût peut diminuer beaucoup’’
Des couts d’exploitation qui commencent déjà à inquiéter certains pays … En Allemagne par exemple, les pannes et temps d’immobilisation s'accumulent, au point que des projets ont été stoppés. En Autriche, des régions ont finalement préféré y renoncer.
Alors le train à hydrogène a t-il vraiment un avenir ?
Gaël Maranzana
Professeur en énergie - Université de Lorraine
‘’Il y a des problèmes de maintenance, les pièces sont pas suffisamment disponibles, donc ça prend trop de temps pour réparer les trains. Donc on voit bien que la technologie hydrogène elle est pas encore totalement mature, donc eux comme c’était les premiers utilisateurs disons, ils ont essuyé les plâtres. Ils vont peut-être attendre que la technologie hydrogène arrive à maturité, avant de réinvestir massivement dans des locomotives hydrogène’’
Et d’ici là, un autre dernier défi majeur reste à soulever : la production d’un hydrogène 100 % décarboné.
Gaël Maranzana
‘’Actuellement les trains à hydrogène sont alimentés par de l’hydrogène gris, produit par vaporeformage du méthane. C’est un hydrogène qui n’est pas neutre sur le plan dégagement de CO2. Le déploiement des technologies de l’hydrogène vert est récent donc ce sont des technologies qui ne sont pas encore assez matures’’
En France, 4 régions testeront en premier la technologie. Les premiers trains devaient circuler en 2025, ce sera finalement 2026. Objectif de la SNCF : atteindre zéro émission d’ici 2050.
