Hydrogène vs gaz naturel pour la mobilité

Une question bête de plus : quelqu’un connaît-il les différences d’émissions entre une voiture roulant au « gaz naturel » (gnl? Gpl?), et une voiture roulant à l’hydrogène, avec de l’h2 produit à partir de vaporeformage de méthane?

Bonjour Arnaud,

J’avais cette étude de l’Ademe pour les bus urbains :

Ils comparent différentes solutions avec le diesel.

Pour le GNL, ils concluent qu’il n’y a pas de gain d’émissions du puit à la roue par rapport au diesel.

Et pour l’hydrogène par vaporeformage du méthane, ils estiment une réduction de 17% des émissions de CO2.

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Pour les véhicules particuliers (les voitures, quoi) il y a ce rapport très complet qui compare de manière systématique différentes motorisations pour un ensemble d’impacts environnementaux (GES, énergie primaire, émissions de particules). En plus il y a quelques scénarios prospectifs pour voir ce que ça donne aussi en 2040.

Pour les émissions de GES, les véhicules H2 ne s’en sortent qu’avec un mix électrique propre (<150 g/km). L’H2 comme il est produit majoritairement aujourd’hui c’est environ 250 g CO2 eq./km.

Et pour le gaz produit à partir de l’électricité (power-to-gas) c’est encore pire (ICEV-g sauf « Fossil », dans le graphe).

EDIT: Le H2 SMR c’est plutôt >300 g, je ne sais pas lire les figures…

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Et pour compléter sur le GNV :

Donc en synthétisant les deux études et en comparant avec le diesel par exemple :
Passage diesel - GNV = environ 10% de réduction émissions (véhicule classe C en 2019)
Passage diesel - H2 SMR = environ 30% d’augmentation émissions (pas facile de donner quelques chose de précis au vu de l’échelle du graphique de la publication).

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Merci pour vos réponses!
J’ai parcouru les documents : plein de choses intéressantes, mais je n’ai pas vu la réponse à une question basique que je me pose : physiquement tous ces carburants c’est quoi (en termes de molécules)? Du méthane? Du propane? D’autres choses beaucoup plus compliquées?

@Arnaud, parmi les différents carburants dont on parle ici :

  • Le gaz naturel pour véhicules (GNV) est du méthane, quasiment pur. Donc CH4. ICEV-g Fossil sur la figure.
  • Le gaz de pétrole liquéfié (GPL), c’est moitié butane (C4H10) et propane (C3H8). Absent de la figure.
  • L’essence est un réel mélange de chaînes carbonées plus ou moins longues, ou cycliques. On considère l’octane comme molécule « moyenne » de l’essence, C8H18. ICEV-p.
  • Le gazole c’est pareil, avec des chaînes plus longues, et donc plus lourdes (le gazole a une densité massique et énergétique plus élevée). On considère le dodécane comme molécule « moyenne » du gazole, C12H26. ICEV-d.

Source

L’hydrogène (H2) est également un carburant (dans le sens où sa combustion peut dégager de l’énergie pour faire tourner un moteur), mais c’est son usage via une pile à combustible qui domine le marché des véhicules H2. Il existe des véhicules à combustion H2, mais c’est très rare, et peu intéressant.

Les procédés power-to-gas de la figure (ICEV-g, à part « Fossil ») sont en fait de la méthanation, on utilise le CO2 de l’air, de l’eau (H2O), pour produire du CH4 (et de l’oxygène, O2, rejeté). La source d’énergie est l’électricité, dont la figure distingue la technologie de production.

Merci, c’est beaucoup plus clair!
Et du coup, quel est l’intérêt de faire du vaporeformage de méthane pour produire du H2 pour la mobilité? C’est plus efficace que de rouler au GNV malgré la perte à la transformation? Ou au contraire c’est moins efficace et le but est juste de « faire green »?

Très bonne question !

L’utilisation directe de gaz naturel est en effet plus efficace que le vaporeformage + pile à combustible, par unité d’énergie primaire extraite de l’environnement. Ceci étant dit, la solution « électrolyse » qui permet de produire de l’hydrogène bas carbone est encore moins efficace (notamment si on produit l’électricité de l’électrolyse… au gaz…).


(note : l’uranium est considéré comme ressource d’énergie « fossile » dans cette méthode de calcul, ce qui explique les résultats impliquant l’électricité nucléaire - notamment son aspect inefficace énergétiquement)

De ce que je comprends, le vaporeformage, malgré sa dépendance aux ressources fossiles, permet de commencer à développer une infrastructure hydrogène à moindre coût, et le jour où on réussira (?) à produire une majorité d’hydrogène renouvelable, on saura déjà le transporter, l’utiliser, etc. À terme, on espère donc atteindre les niveaux d’émissions de FCEV Hydro ou Nuclear de la figure. Ce n’est pas possible avec le gaz puisqu’il émettra toujours du CO2.

Pour le gaz, on peut aussi commencer à utiliser du biogaz pour remplacer le gaz fossile, mais selon les sources de production, ce n’est pas toujours une solution neutre en carbone malgré le caractère renouvelable de la ressource.

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Bonjour,

Je rouvre ce fil de discussion car une collègue m’a demandé tout à l’heure si un train hydrogène émettait plus ou moins qu’un train diesel si l’H2 était produit par SMR… et j’ai été incapable de lui répondre ^^
Du coup j’ai rouvert le rapport envoyé par @tgi , j’ai retrouvé ce schéma :

On est bien d’accord qu’il faut comparer ICEV-d et FCEV SMR ? Il semble donc y avoir plutôt un avantage pour le diesel vs H2 avec du gaz ?
Merci!

Ça semble plutôt logique, comme d’habitude, le rendement énergétique de toute la chaîne stockage/transport/conversion de l’hydrogène fait que tu as besoin de plus d’énergie (confirmé par le graph CED plus haut), donc plus de gaz brulé. Et j’aurais tendance à dire qu’en prenant en compte les fuite de méthane, l’impact de l’extraction et transport de gaz doit aussi dégrader le tout.
Par contre, à plus long terme, il y aura potentiellement de la capture de CO2, donc la solution la solution pourrait devenir un peu meilleure.
Et du coup, en attendant, plutôt que passer par l’hydrogène, ça serait peut-être mieux d’utiliser des moteurs GNV.

Pour le coup je suis d’accord sur le côté ingé mais pas sur le côté « tactique » : changer de techno on ne le fait pas tous les jours, ça ne me semble pas souhaitable de passer au gnv en disant aux consommateurs « le gnv c’est bien » pour leur dire en parallèle « le gnv c’est mal pour les logements » et dans 15 ans « pour les voitures le gnv il faut arrêter ».
Pour la mobilité je suis plutôt sur une ligne :

  1. on passe en VE autant que possible
  2. on martèle que l’hydrogène tant qu’on le fait avec du gaz ça ne sert à rien, jusqu’à ce qu’une vraie politique électrogène soit mise en oeuvre
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