Train à hydrogène en France, entre promesses écologiques et incertitudes technologiques | Reportage

D'apparence, ce train vous paraît tout à fait classique. En réalité, il fonctionne à l'hydrogène. Une technologie qui se déploie 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 ! En France, nous sommes 1,3 million à monter chaque jour dans un train régional. 8 sur 10 fonctionnent à l'électricité. 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 coulisse, 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. - Dans le cas du train à hydrogène, nous avons besoin de l'hydrogène on-board. Donc on a besoin de réservoirs remplis d'hydrogène qu'on combine avec l'oxygène de l'air dans un module qui s'appelle 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 que l'on obtient de l'électricité. Seul résidu restant : de l'eau. En Allemagne, les trains peuvent atteindre 140 km/h avec une autonomie de 1 000 kilomètres. Mais en France, petite particularité, ce ne sera pas un train 100 % hydrogène. - Le train français est un train qu'on appelle bimode. 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 lorsque 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. À 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. - Voilà une cellule de pile à combustible. C'est une cellule 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. Les membranes sont des membranes très fines de 10 microns. Elles peuvent assez facilement être dégradées et perdre en épaisseur. Mais également au niveau des électrodes, qui elles-mêmes sont des couches très fines avec des supports carbonés. Et ces supports carbonés peuvent se dégrader et s'oxyder dans certaines conditions de fonctionnement. Rien que changer une seule cellule défaillante de la pile nécessite une opération contraignante et coûteuse qui mettra le train à l'arrêt. 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 de réduire les coûts d'utilisation du système. Juste à côté, ce chercheur travaille sur la façon de compresser l'hydrogène pour l'introduire dans le réservoir du train. - L'hydrogène est un gaz très léger, du coup, 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 son réservoir. Pour stocker beaucoup d'hydrogène, pour des applications automobiles 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 coûteux. - Mon objectif est de développer des technologies de compression d'hydrogène non-mécaniques, qui soient électrochimiques, ou qui soient thermiques. Si on bascule vers des technologies qui ne sont pas mécaniques, le coût peut beaucoup diminuer. Des coûts 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 ? - Il y a des problèmes de maintenance. Les pièces ne sont pas suffisamment disponibles. Ça prend trop de temps pour réparer les trains. Donc on voit bien que la technologie à hydrogène n'est pas encore très mature. Donc eux, comme c'était les premiers utilisateurs, ils ont essuyé les plâtres et vont peut-être attendre que la technologie à hydrogène arrive à maturité avant de réinvestir massivement dans des locomotives à hydrogène. Et d'ici là, un autre dernier défi majeur reste à soulever : la production d'un hydrogène 100 % décarboné. Actuellement, les trains à hydrogène sont alimentés par de l'hydrogène qu'on appelle gris parce qu'il est fabriqué par vaporeformage du méthane. Donc c'est un hydrogène qui n'est pas neutre sur le plan "dégagement de CO2". Le déploiement des technologies de production d'hydrogène vert est très récent. Ce sont aussi des technologies pas encore très matures. En France, quatre 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.