Les bateaux à hydrogène, utilisant ce gaz comme combustible avec un moteur électrique, permettraient de décarboner le transport maritime grâce à la forte densité de ce carburant. Il y a plusieurs projets: Planetsolar, Energy Observer, Hylias, Hyon, etc.
L’une des pistes pour décarboner le transport maritime est d’utiliser l’hydrogène comme carburant. C’est ce sont nous allons parler ici.
Cet article fait partie de notre dossier sur l’hydrogène.
L’intérêt des bateaux à hydrogène
Le transport maritime est responsable d’environ 2.5% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. (1) Celles ci devraient néanmoins augmenter significativement: entre 50 et 250% d’ici 2050. La gravité du problème a même poussé la Chambre internationale de la marine marchande (ICS) à travailler au développement d’un fonds mondial de recherche et développement de 5 milliards de dollars pour décarboner ce secteur. (2)
L’indispensable autonomie des navires
L’autonomie est vitale en mer: les trajets durent des jours, voire des semaines. Le Planetsolar a montré qu’il était possible de faire de longues distances au solaire, mais on parle d’un bateau qui avait 12 tonnes de batteries ! (sur un poids total de 90t) Il n’avait, de plus, pas d’impératif temporel: il a mis 2 ans à faire son tour du Monde.
L’hydrogène permet une meilleure autonomie, surtout à grande échelle, que les batteries. Le temps de recharge, quelques minutes, est également un argument de poids.
Difficultés de la propulsion hydrogène
L’un des problèmes des bateaux à hydrogène est la puissance de la pile à combustible. Il faut déplacer des bâtiments de plusieurs centaines de tonnes. Les industriels, comme Toyota et Ballard, sont donc en train de concevoir des piles à combustible de plusieurs dizaines de mégawatt. Pour rendre ces innovations viables, il faudra également développer:
- Une logistique adéquate: des stations de recharges dans les ports et des pipelines pour l’y transporter.
- Une production d’hydrogène décarboné.
Pour aller plus loin, vous pouvez lire notre article sur le stockage d’hydrogène.
Les expérimentations de bateaux à hydrogène
Les bâteaux à hydrogènes ne sont pour l’instant pas une réalité commerciale: il n’y a que quelques prototypes, comme le bateau de plaisance à hydrogène de Chloe Zaïed ou bien le PlanetSolar.
Il y a évidemment de petites initiatives, comme le Jules Verne 2, un petit bus aquatique nantais alimenté à l’hydrogène (3). Il y a également des initiatives en cours, comme
- la conception d’un ferry à hydrogène aux Etats-Unis par All American Marine et SW/TCH Maritime (4);
- le développement du Power Lab de Rolls-Royce vers l’hydrogène (5);
- le déploiement d’un liquéfacteur sur le site industriel d’ArianeGroup à Vernon, première étape d’un partenariat entre Ariane et Engie (6);
- le début d’un projet pilote par Havyard pour un navire cargo à hydrogène (7);
Je ne parlerai néanmoins que des gros projets qui ont été réalisés.
(Rq: attention, j’ai l’impression que plusieurs projets récents revendiquent le fait d’être le premier bateau à hydrogène du Monde. Il me semble néanmoins que le premier a au moins quelques années.)
Le Zero Emission Ship
Le Zero Emission Ship a été mis à l’eau à Hambourg en 2008 et pouvait transporter jusqu’à 100 passagers. Il était alimenté par une pile à combustible de 48 kW et 50kg d’hydrogène compressés à 350 bars. Il avait été financé à hauteur de 2.4 millions d’euros par l’Union Européenne. (8)
Planetsolar et Race for water
Le PlanetSolar était un navire qui, mis à l’eau le 31 mars 2010, était entièrement alimenté par l’énergie solaire. (9) Il a parcouru le globe entre 2010 et 2012, puis a continué sa mission d’ambassadeur de l’énergie solaire et participé à plusieurs expéditions scientifiques (DeepWater, TerraSubmersa). Il a intégré en 2016 la technologie hydrogène en 2016 et été renommé « Race for Water« . (10) Le navire de Race for Water serait un immense bâtiment de 31 à 35 mètres de long, 15.8 à 23 mètres de large. Il serait propulsé par:
- une aile de kite de 40m² permettant une vitesse de 5 à 8 noeuds (si le vent est favorable)
- 512m² de panneaux solaires combinés à 8 tonnes de batteries Lithium-ion (745kWh) ;
- deux piles à combustible de 30kW combinées à 200 kg d’hydrogène compressé à 350 bars (=2600kWh), permettant une autonomie de 6 jours à 5 noeuds.
L’excédent d’énergie solaire produite est utilisé pour dessaliniser de l’eau et alimenter des électrolyseurs, qui vont produire du H2 à 50 bars. Le gaz sera ensuite purifié, compressé à 350 bars et stocké.
Il proposerait 250m² de surface habitable, pèserait 2 tonnes et pourrait accueillir jusqu’à 16 personnes. (11)
L’Energy Observer
Dans la même logique que le PlanetSolar, l’Energy Observer (12) est un bâteau hybride combinant
- une aile de kite,
- de la production électrique (202m² de panneaux solaires, des éoliennes verticales et, occasionnellement, de l’hydrolien) couplée à 1.4 tonnes de batteries lithium-ion (106 kWh),
- de l’hydrogène (63 kg comprimé à 365 bars) combiné à une pile à combustible de 22kW Toyota.
C’est un catamaran sans mat long de 30.5 m et large de 12.80 m. Il y a également toute la chaine de production d’hydrogène, pour absorber la production électrique en excès. Mis à l’eau en 2017 à Saint-Malo, il a commencé par faire un tour de France du 6 juillet au 22 décembre. Il est maintenant en route faire le tour du globe en 6 ans.
L’Hynova 40 de Chole Zaied
Chloé Zaied, skippeuse professionnelle, a lancé la startup Hynova en janvier 2020. Celle-ci a développé le « premier bateau de plaisance fonctionnant à l’hydrogène » au monde (de France ?), qui devrait être commercialisé en 2021: l’Hynova 40. Le frêle esquif de 40 pieds (12 mètres) devrait pouvoir naviguer 5h30 à une vitesse de 8 nœuds (=environ 18,5 km/h). La vitesse maximale est de 22 noeuds. Il est « équipé d’une pile à combustible Toyota dernière génération, le T-Module, pouvant fournir jusqu’à 80 kW, complétée de trois batteries de technologie LiFePO de 44 kW (Lithium-Fer-Phosphate) conçues par EVE Systems » (13). Ce stockage électrique est combiné avec trois réservoirs pouvant accueillir 22,5 kg d’hydrogène compressé à 350 bars. Ce qui serait suffisant pour une dizaine d’heure, assez pour »faire largement un bon tour [du parc national] des Calanques dans la journée« . (14)
Il bénéficie également d’un REXH2 (Range Extender Hydrogen) développé par EODev, une filiale du groupe Energy Observer. Le prix, supérieur au diésel, serait amorti par une durée de vie plus longue (15 000 heures, contre 8 000 pour un diesel) et moins d’entretien :
« Notre prix est deux à trois fois supérieur à celui d’un moteur à essence, mais à l’exploitation, nous sommes 30% moins cher. Cela permet d’être rentable sur trois à cinq ans ».
Jérémie Lagarrigue, directeur général d’EODev (15)
Ce serait le premier bâteau à hydrogène produit en série. Il semble intéresser la haute bourgeoisie, le navire ayant été exposé au yacht club de Monaco. Il a participé au « Energy Boat Challenge », organisé par ce dernier, qui était notamment passé par les ports de Marseilles, Toulon, Saint-Tropez, Cannes et Nice. (16)
On peut se demander si le premier pas du marché du navire à hydrogène ne commencerait pas avec des yachts à propulsion electro-hydrogène.
Hylias
Hylias (HYdrogen for Land, Integrated renewables And Sea) est le nom d’un navire à hydrogène de 24 mètres de long qui devrait être créé d’ici 2023. Ce projet est porté par de nombreux soutiens (Ademe, Région Bretagne, Banque des territoires de Bretagne, Ciam (Collaborative Integration for Alternative Motorization) et financé à hauteur de 15 millions d’euros.(17) Le navire est conçu par le cabinet d’architecture navale L2O Naval. Ils prévoient des réservoirs de 350 à 400 kg d’hydrogène compressé à 350 bars. (18)
Hyon
Jeune entreprise norvégienne, Hyon a reçu, en 2018, des subventions pour le développement d’un ferry à grande vitesse et d’un cargo de courte distance. Le ferry serait capable d’accueillir jusque 100 à 300 passager et d’atteindre 25 à 45 noeuds. Détail futuriste, il pourrait se soulever hors de l’eau grâce aux ailes en aluminium sur lesquelles il repose. Le projet s’appellerait « ZEFF ». (19)
Viking FellowSHIP
Le Viking FellowSHIP serait un cargo long de 230 mètres et pouvant transporter 900 passagers, produit par l’armateur norvégien Viking Cruises. (20)
FCwave
FCwave est une pile à combustible de 200 kW conçue pour la propulsion primaire des navires par Ballard Power Systems en septembre 2020. Elle aurait « une durée de vie de plus de 30.000 heures et d’un rendement d’au moins 55 %« . (21)
Zulu 6
L’armateur havrais Sogestran va mettre à l’eau Zulu 6, est une barge urbaine de 50 mètres de long pour 6 de large pouvant charger jusque 200 tonnes de marchandises, et pouvant parcourir 50km. (22)
Hynovar: un projet supporté par l’Ademe
En 2019, l’ademe a retenu pour son appel à projets « Ecosystèmes de mobilité hydrogène » l’initiative Hynovar, porté par un consortium rassemblé autour de la CCI du Var, de Hysias Energy et de la PME « Les Bateliers de la Côte d’Azur ». Il s’agirait de déployer une navette à hydrogène pouvant embarquer 200 passagers dans la Rade de Toulon, ainsi qu’une station hydrogène équipée d’un électrolyseur. (23)
Pour aller plus loin
Sources
- https://ec.europa.eu/clima/eu-action/transport-emissions/reducing-emissions-shipping-sector_fr
- https://www.lesechos.fr/industrie-services/tourisme-transport/climat-le-transport-maritime-mondial-vise-des-navires-zero-emission-dici-a-2030-1157352
- https://www.energy-observer.org/fr/innovations/jules-verne-2-navibus-nantais-propulsion-hydrogene
- https://www.h2-mobile.fr/actus/all-american-marine-construira-premier-ferry-hydrogene-etats-unis/
- https://www.h2-mobile.fr/actus/power-lab-rolls-royce-interesse-hydrogene-bateaux/
- https://www.h2-mobile.fr/actus/engie-ariane-developper-bateaux-hydrogene-liquide/
- https://www.h2-mobile.fr/actus/havyard-va-developper-navire-cargo-hydrogene/
- https://www.enerzine.com/hambourg-inaugure-le-1er-bateau-a-hydrogene-au-monde/4443-2008-09
- https://www.planetsolar.swiss/premiere-mondiale/bateau/
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Fondation_Race_for_Water
- https://www.raceforwater.org/fr/lhydrogene-et-sa-pile-a-combustible/
- https://www.energy-observer.org/fr/a-propos/bateau
- https://www.bateaux.com/article/34418/hynova-40-le-premier-bateau-de-plaisance-electro-hydrogene-de-serie
- https://gomet.net/hynova-premier-bateau-electro-hydrogene/
- https://marcelle.media/2020/09/11/lhydrogene-prend-le-large/
- https://energyboatchallenge.com/
- https://www.h2-mobile.fr/actus/hylias-bateau-hydrogene-golfe-morbihan-2023/
- https://www.lesechos.fr/pme-regions/bretagne/un-navire-a-hydrogene-pour-le-golfe-du-morbihan-en-2023-1266875
- https://www.h2-mobile.fr/actus/norvege-subventionne-deux-projets-bateaux-hydrogene/
- https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/hydrogene-revolution-transport-maritime-57020/
- https://www.h2-mobile.fr/actus/ballard-presente-pile-combustible-navires/
- https://www.latribune.fr/entreprises-finance/transitions-ecologiques/l-armateur-havrais-sogestran-lance-une-barge-hydrogene-sur-la-seine-parisienne-884438.html
- https://www.bateau-electrique.com/actualites/navette-maritime-hydrogene-projet-hynovar-retenu-ademe/