En mars 2022, le gouvernement chinois a publié le tout premier plan à long terme du pays pour les véhicules à hydrogène. D’ici 2025, le gouvernement vise à mettre en circulation 50 000 véhicules à pile à combustible à hydrogène, soit plus de six fois les 8 000 unités existantes en 2020. L’écart sur le marché et le soutien explicite du gouvernement à l’industrie font des véhicules à hydrogène le prochain sujet de développement en Chine.
Les véhicules à pile à hydrogène et les véhicules électriques purs étant les principaux domaines de développement en Chine, comment les véhicules à hydrogène se positionnent-ils par rapport aux véhicules électriques en termes de durabilité, d’efficacité et de facilité d’utilisation ?
Voitures à hydrogène ou véhicules électriques : Lequel est le plus durable ?
Les piles à combustible des véhicules à hydrogène utilisent l’hydrogène gazeux comme source de carburant, générant de l’électricité par une réaction chimique pour alimenter le véhicule. Contrairement aux véhicules à essence classiques qui émettent du dioxyde de carbone, les véhicules à hydrogène sont « à émission zéro », c’est-à-dire qu’ils rejettent de l’eau et de la chaleur.
L’hydrogène gazeux peut être produit de manière propre par l’électrolyse de l’eau, mais ce procédé est très énergivore et coûteux. Une grande partie de l’hydrogène mondial est également dérivé du reformage du gaz naturel, qui produit du dioxyde et du monoxyde de carbone nocifs au cours du processus. La production d’hydrogène a été critiquée pour son inefficacité, car l’énergie doit être utilisée deux fois : une fois pour produire l’hydrogène gazeux et une autre fois pour l’utiliser dans le véhicule.
En revanche, les VE obtiennent l’électricité directement du réseau électrique et la stockent comme source de carburant dans des batteries rechargeables. Comme les véhicules à hydrogène, les VE ne produisent pas d’émissions. Toutefois, dans la plupart des régions du monde, les réseaux électriques sont encore alimentés par des combustibles fossiles tels que le charbon ou le pétrole, ce qui signifie que les VE ont toujours une empreinte carbone. En outre, les batteries lithium-ion ont une durée de vie limitée et doivent être remplacées lorsqu’elles sont épuisées.
Aujourd’hui, les véhicules à hydrogène et les VE ne sont pas totalement exempts d’émissions en raison de la production d’hydrogène et de la production d’électricité. Toutefois, en produisant de l’hydrogène et en générant de l’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables, les véhicules à hydrogène et les VE pourraient devenir totalement exempts d’émissions.
Bien que le processus de production d’hydrogène gazeux, à forte intensité énergétique, rende Les VE sont pour l’instant plus accessibles en raison de l’intensité énergétique du processus de production de l’hydrogène gazeux, mais le soutien du gouvernement peut faciliter l’adoption des véhicules à hydrogène en Chine.
Voitures à hydrogène ou véhicules électriques : Lequel a le meilleur rendement énergétique ?
Les véhicules à hydrogène sont capables de parcourir de plus longues distances que les VE, car leur stockage d’énergie est plus condensé. Alors que la plupart des VE peuvent parcourir entre 100 et 200 miles avec une seule charge, les véhicules à hydrogène peuvent atteindre 300 miles, ce qui rend les véhicules à hydrogène plus intéressants dans ce domaine.
Le temps nécessaire pour pomper l’hydrogène dans le réservoir est également beaucoup plus court que pour les VE. Une voiture à hydrogène peut prendre 5 à 10 minutes pour faire le plein, comme une voiture à essence classique. En revanche, les VE peuvent prendre des heures pour se recharger, comme la BMW i3 qui prend jusqu’à 4 heures, ou la Nissan Leaf qui prend environ 8 heures pour être complètement chargée.
En outre, les véhicules à hydrogène ont une plus grande autonomie et sont plus rapides à ravitailler en carburant, tout simplement parce que 1 kg d’hydrogène gazeux stocke 236 fois plus d’énergie que 1 kg de batteries lithium-ion.
Cependant, bien que les VE contiennent moins de « carburant » et prennent plus de temps à se recharger, l’infrastructure existante pour les VE, comme les stations d’alimentation, dépasse de loin l’infrastructure existante pour les véhicules à hydrogène, ce qui rend les VE généralement plus attrayants et plus accessibles pour les consommateurs.
Le marché des véhicules à hydrogène en Chine
Contrairement au marché des VE, le marché des véhicules à hydrogène en est encore à ses débuts.
En Chine, 1 586 véhicules à hydrogène ont été vendus en 2021, alors que 17 000 véhicules de ce type ont été vendus dans le monde. La même période a coïncidé avec une croissance explosive pour les VE en Chine : il s’est vendu 1,11 million de VE, soit une augmentation de 14,75 % en glissement annuel, 1 000 fois plus que les ventes de véhicules à hydrogène.
Pourtant, la Chine est un acteur de premier plan – la Chine est le plus grand producteur d’hydrogène gazeux au monde, avec une production annuelle d’environ 33 millions de tonnes. Selon la Commission nationale du développement et de la réforme, d’ici 2025, la Chine devrait maîtriser les technologies et les processus de fabrication de base. La production annuelle d’hydrogène de la Chine à partir d’énergies renouvelables devrait également atteindre 100 à 200 000 tonnes d’ici 2025.
Source : Essence Securities, conçu par Daxue Consulting, Production et ventes de véhicules à hydrogène en Chine de 2015 à 5/2021
Les véhicules à hydrogène en Chine sont actuellement principalement utilisés dans les entreprises pour la logistique et le transport de passagers, comme les véhicules logistiques de la chaîne froide. Les 10 premières entreprises possédant le plus de véhicules à hydrogène représentent déjà plus de 90 % de la propriété des véhicules à hydrogène. Cette situation indique qu’il existe une énorme lacune sur le marché des consommateurs.
Source : Livre blanc sur le développement des applications de l’hydrogène à l’horizon 2020, les 10 principales entreprises possédant des voitures à hydrogène et leurs utilisations.
Principaux acteurs du marché chinois des voitures à hydrogène
Grove (格罗夫)
Grove est un acteur précoce sur le marché chinois des voitures à hydrogène. En 2018, l’entreprise basée à Wuhan a lancé un véhicule à hydrogène qui prétendait avoir une endurance de 1 200 km, bien plus que l’autonomie des batteries des VE standard. En 2021, Grove a présenté un camion lourd à hydrogène d’une endurance de 1 000 km dans des conditions idéales. À l’heure actuelle, elle est considérée comme l’une des entreprises de voitures à hydrogène les plus prometteuses.
Souce : grove.com, le produit mobile à hydrogène et camion à hydrogène de Grove Ltd.
Groupe GAC (广州集团)
Le constructeur automobile GAC Group a également lancé son premier véhicule à hydrogène, l’Aion LX FUEL CELL, à la fin de 2020, qui peut rouler sur plus de 650 km.
Source : PCauto.com, La première automobile à hydrogène du groupe GAC, l’Aion LX FUEL CELL
Groupe SAIC (上海汽车集团)
Le groupe SAIC possède également ses propres voitures à hydrogène. En tant que constructeur automobile établi, SAIC Group est l’une des marques disposant de la plus grande variété de véhicules à hydrogène, avec quatre véhicules à hydrogène dans son portefeuille de produits. En outre, le constructeur automobile d’État prévoit de porter ce nombre à 10 d’ici 2025. Pour atteindre cet objectif, SAIC a également investi 2 milliards de RMB pour construire une chaîne industrielle capable de produire des camions à hydrogène modernes en Mongolie intérieure.
Source : saicmaxus.com, une des voitures à hydrogène de Saic, la MAXUS EUNIQ 7
Les constructeurs de véhicules électriques en Chine
Le marché chinois des VE, avec 686,2 milliards de RMB de revenus, dépasse de loin le marché des véhicules à hydrogène, dont la taille du marché était estimée à 12,3 milliards de RMB en 2021.
Il y a également environ 500 fabricants de VE en Chine, le plus élevé au monde, ce qui fait de la Chine le premier acteur du marché mondial des véhicules électriques. Récemment, en 2022, le fabricant chinois de VE BYD est devenu le premier producteur mondial de VE en termes de ventes, en vendant 641 000 unités au cours des 6 premiers mois de 2022. Parmi les autres grands producteurs de VE en Chine figurent SAIC, NIO, Xpeng et Li Auto, qui expédient tous des dizaines de milliers d’unités chacun.
Les véhicules à hydrogène subissent également la pression des fabricants étrangers de VE, notamment le géant Tesla, ainsi que des fabricants établis comme BMW, Nissan et Volkswagen.
Problèmes liés à la production de batteries pour VE
La production de batteries au lithium-ion peut ne pas être respectueuse de l’environnement. La production de batteries au lithium-ion en Amérique du Sud consomme de grandes quantités d’eau, ce qui provoque des conflits dévastateurs liés à l’eau parmi la population locale. Il faut 1,9 million de litres d’eau pour produire une tonne de lithium. L’extraction du lithium nuit également aux sols et peut entraîner une contamination de l’air.
Si les batteries lithium-ion peuvent être recyclées, cette pratique n’est pas universelle et le recyclage des batteries a peu progressé ces dernières années, compte tenu de la trajectoire du marché des véhicules électriques. Ce point va devenir très important car de plus en plus de batteries lithium-ion arrivent en fin de vie.
Le récent conflit entre la Russie et l’Ukraine a également nui à la production et aux chaînes d’approvisionnement des batteries au lithium-ion. Le lithium, le nickel et le cobalt sont des métaux utilisés dans les batteries des VE, et les régions séparatistes ukrainiennes de Donbas possèdent d’abondantes réserves de lithium. La production dans la région est au point mort à cause de la guerre.
Actuellement, l’utilisation du cobalt pourrait être encore plus préoccupante. Les réserves de cobalt sont principalement concentrées dans la République démocratique du Congo, pays politiquement instable, et son extraction soulève de nombreuses préoccupations sociales, éthiques et environnementales, comme le travail des enfants. Outre la nécessité environnementale du recyclage, la chaîne d’approvisionnement en matériaux suscite également des préoccupations éthiques, ce qui accroît la nécessité du recyclage des batteries et d’une économie circulaire.
Mesures d’incitation du gouvernement chinois
Mesures incitatives pour le marché des véhicules à hydrogène
Le gouvernement chinois soutient l’industrie avec des subventions aux entreprises qui produisent des voitures à hydrogène et contribuent à l’approvisionnement en énergie hydrogène. Début 2020, le gouvernement chinois a offert à plusieurs villes 1,5 milliard de RMB chacune en subventions pour la production et la promotion de véhicules à hydrogène.
Chaque ville dispose de 200 millions de RMB supplémentaires pour atteindre des objectifs liés à l’infrastructure de ravitaillement, tels que : atteindre un certain seuil d’hydrogène gazeux total fourni, veiller à minimiser les émissions de carbone et réduire le coût de l’hydrogène à la pompe.
En 2020, le gouvernement chinois a déployé des subventions à toutes les entreprises développant la technologie des véhicules à hydrogène, même aux constructeurs automobiles étrangers.
En 2021, 35 projets liés aux piles à combustible, aux véhicules à pile à combustible et aux stations de ravitaillement en hydrogène d’une valeur totale de 110 milliards de RMB ont été lancés en Chine avec le soutien des subventions gouvernementales.
Mesures incitatives pour le marché des VE
Le vaste programme d’incitation de la Chine en faveur des VE a permis de créer le plus grand marché de VE au monde. Depuis 2009, 100 milliards de RMB de subventions ont été distribués aux acheteurs de VE, y compris aux exploitants de flottes commerciales, jusqu’à la fin de 2021. Les subventions accordées par le gouvernement chinois aux VE ont largement dépassé celles accordées aux véhicules à hydrogène. Il n’y a pas eu non plus de taxe à l’achat pour les VE, bien que celle-ci doive être portée à 5 % d’ici 2023.
Toutefois, la Chine va réduire de 30 % les subventions accordées aux VE cette année et les supprimer toutes d’ici la fin de l’année. La fin de ce soutien étroit du gouvernement à l’industrie des VE entraînera un ralentissement de la croissance et rendra probablement les conditions plus difficiles pour les start-ups de VE. Toutefois, la fin des subventions pourrait également réduire les problèmes de fragmentation, de surcapacité et de produits de mauvaise qualité. Avec une concurrence plus féroce sur le marché, les grandes marques devront innover en améliorant la qualité, les performances, la sécurité et les nouvelles fonctionnalités.
Malgré cela, le gouvernement chinois a mis en place d’autres mesures de relance pour stimuler le marché et atteindre ses objectifs. Les VE seront toujours exclus de la taxe sur l’achat de véhicules jusqu’à la fin de 2022. Le gouvernement donnera également la priorité aux investissements dans les « nouvelles infrastructures », qui comprennent les stations de recharge de VE, l’énergie durable et la technologie IoT, afin de rendre les VE plus attrayants pour le client ordinaire.
Les défis du marché des voitures à hydrogène en Chine
Néanmoins, le coût est la principale raison pour laquelle la part des voitures à hydrogène est si faible. De la chaîne d’approvisionnement en amont (production et transport de l’hydrogène) à la chaîne d’approvisionnement en aval (stations d’hydrogène et ravitaillement), tous les aspects de l’industrie de l’hydrogène nécessitent une réduction des coûts.
L’énergie hydrogène peut être divisée en trois catégories en fonction de sa production :
- Hydrogène gris : Hydrogène produit à partir de combustibles fossiles, comme le gaz naturel, qui entraîne une pollution sous forme d’émissions de carbone ;
- Hydrogène bleu : Hydrogène produit à partir de combustibles fossiles, mais avec des moyens efficaces pour capturer et séquestrer les émissions de carbone dans le processus ;
- Hydrogène vert : L’hydrogène vert fait référence à l’énergie hydrogène qui est complètement propre. L’hydrogène est séparé de l’eau par électrolyse en utilisant des énergies renouvelables, comme l’énergie éolienne et l’énergie hydraulique.
La production d’hydrogène vert
La production actuelle d’hydrogène en Chine est principalement constituée d’hydrogène gris et d’hydrogène bleu. Toutefois, cette production a tendance à entraîner des coûts de traitement élevés et n’est pas compatible avec l’intention de devenir un émetteur net nul d’ici 2060. Par conséquent, une solution abordable de production, de transport et de stockage d’hydrogène vert est essentielle pour le développement des véhicules à hydrogène en Chine.
Cependant, il n’existe pas de chaîne industrielle mature de production d’hydrogène vert dans le monde, y compris en Chine, ce qui entraîne un coût élevé de production de l’hydrogène vert. Selon Zeng Tao, analyste en chef des énergies nouvelles au CICC, le coût de l’hydrogène vert (20 RMB par kilogramme) n’est manifestement pas compétitif par rapport à celui de l’hydrogène gris (7-8 RMB par kilogramme).
Transport et stockage de l’hydrogène en Chine
Le transport et le stockage de l’hydrogène en Chine sont également très coûteux, et l’écart technologique avec les pays occidentaux est encore relativement important.
L’utilisation de semi-remorques pour transporter le gaz et l’hydrogène est le moyen le plus courant de transporter l’hydrogène sur une courte distance. Actuellement, la pression des réservoirs de stockage de gaz utilisés en Chine est de 20 MPa, ce qui est inférieur à la norme étrangère de 50 MPa. Par conséquent, les semi-remorques en Chine ne peuvent livrer qu’une petite quantité d’hydrogène à chaque fois, ce qui entraînera d’énormes coûts logistiques pour répondre à une grande demande d’hydrogène à l’avenir.
La conversion de l’hydrogène en hydrogène liquide et l’utilisation d’un camion de transport de liquide peuvent augmenter considérablement la quantité d’hydrogène en un seul transport, mais le maintien de l’hydrogène à l’état liquide nécessite une température de -252,8 °C, ce qui tend à créer des coûts énergétiques importants.
Bien que le transport de l’hydrogène par canalisation puisse éviter les inconvénients des deux méthodes ci-dessus, la construction de canalisations nécessite un investissement initial important, ce qui est évidemment irréaliste dans la situation actuelle de faible rentabilité des entreprises d’énergie hydrogène.
Stations d’hydrogène et ravitaillement
Une station d’hydrogène pouvant fournir 500 kilogrammes d’hydrogène par jour nécessite un investissement initial de 7 à 12 milliards de RMB, soit environ trois fois plus qu’une station-service ordinaire. En outre, en raison de la propriété de l’hydrogène, les coûts d’entretien et d’exploitation d’une station d’hydrogène sont plus élevés que ceux d’une station-service.
Principaux enseignements du marché des véhicules à hydrogène en Chine
- Le gouvernement chinois s’est engagé à aider l’industrie à atteindre ses objectifs de développement à long terme pour les véhicules à hydrogène.
- Les véhicules à hydrogène sont alimentés par de l’hydrogène gazeux, dont la production est gourmande en énergie et coûteuse par rapport à l’électricité.
- Les VE et les véhicules à hydrogène ne produisent pas d’émissions en soi, mais la production d’électricité et d’hydrogène peut générer des émissions nocives.
- Les énergies renouvelables sont essentielles pour réduire davantage l’empreinte carbone des VE et des véhicules à hydrogène.
- Les véhicules à hydrogène ont une plus grande autonomie et se rechargent plus rapidement que les VE.
- Les batteries des VE sont confrontées à des problèmes de durabilité et d’éthique dans leurs chaînes d’approvisionnement et leur production.
- Le marché des VE en Chine éclipse celui des véhicules à hydrogène.
- L’infrastructure des véhicules à hydrogène est sous-développée par rapport à celle des VE.
