Le moteur à combustion hydrogène, un vecteur essentiel de la transition énergétique

L’hydrogène est considéré comme une des solutions pour contribuer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, et à la transition vers une économie bas-carbone, y compris dans le secteur du transport de personnes et de marchandises. En France, ce secteur est responsable à lui seul de près d’un tiers des émissions de CO ₂ . L’avantage clé de l’hydrogène est son potentiel zéro-émission lors de son utilisation, que ce soit dans une pile à combustible ou dans un moteur à combustion interne (également appelé moteur thermique hydrogène).

Les points forts du moteur thermique hydrogène pour la mobilité sont nombreux : densité massique et volumique de stockage d’énergie par rapport aux solutions électriques à batterie ; autonomie ; rapidité de recharge en énergie ; ou encore, robustesse vis-à-vis des conditions ambiantes. Les secteurs d’application concernés sont ceux pour lesquels les contraintes d’autonomie et de logistique sont les plus fortes : transports dits lourds ; véhicules ou engins de chantiers et agricoles ; véhicules de service ; sport automobile.

Le moteur thermique à hydrogène est de plus en plus intégré aux feuilles de route des acteurs du domaine. Toutefois, cette solution n’est pas sans défis à relever. Premièrement, pour que l’hydrogène soit considéré comme une des solutions contribuant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, il doit être lui-même issu d’un procédé décarboné, ce qui constitue un des enjeux majeurs de la filière. Deuxièmement, la pertinence du moteur thermique comme solution technique réside dans sa maturité. Celle-ci s’appuie sur une approche éprouvée et à coût maîtrisé. Cependant, l’adaptation des technologies de motorisation existantes au carburant hydrogène nécessite encore des investigations.

Après avoir établi le contexte de la mobilité décarbonée et de la filière hydrogène, cet article se focalise sur l’utilisation de l’hydrogène dans un moteur à combustion interne, sur les propriétés physicochimiques à prendre en compte et sur leurs impacts sur les technologies existantes, et, pour finir, sur quelques exemples d’applications en cours de développement.