Les « quatre problèmes majeurs » des navires à hydrogène

Dans ce contexte, les navires à hydrogène présentent un fort potentiel de développement. Afin de saisir cette opportunité, de nombreuses entreprises chinoises spécialisées dans les piles à combustible accélèrent le lancement de systèmes marins et l'obtention des certifications de type auprès des sociétés de classification. Parallèlement, la construction et la mise à l'eau de navires à hydrogène sont également en bonne voie. Cependant, à l'heure actuelle, ces navires se limitent principalement à des démonstrations à petite échelle sur les voies fluviales et en mer, loin de l'application généralisée escomptée par l'industrie. Ce constat s'explique principalement par quatre problèmes majeurs auxquels le développement des navires à hydrogène est encore confronté : la validation de la technologie du système d'alimentation, la difficulté à répondre à la demande en matière de stockage de l'hydrogène, le choix de la méthode d'hydrogénation et la complexité de l'extension des applications. Comment sortir de cette impasse ?

Le débat au sein de l'industrie porte sur la nécessité de se spécialiser dans les piles à combustible marines. Certains estiment que l'utilisation directe du système de pile à combustible automobile permettrait de réaliser des économies et d'améliorer l'efficacité. Il suffirait de l'adapter au type de navire et à ses conditions d'utilisation.

Un autre argument avancé est que les navires et les véhicules évoluent respectivement dans des environnements aquatiques et terrestres, et que leurs conditions d'exploitation sont très différentes. Les piles à combustible à hydrogène marines ne peuvent être directement transposées aux véhicules automobiles. Elles doivent être spécialement conçues et adaptées à l'environnement marin complexe du navire, à sa forte consommation d'hydrogène, à son autonomie importante et aux exigences de sécurité, afin d'accélérer le développement des navires à hydrogène dotés de systèmes de propulsion adaptés au milieu marin.

Le système de stockage d'hydrogène marin nécessite le choix d'une source d'hydrogène spécifique en fonction de la zone maritime, du type de navire, des normes d'émissions, etc. Actuellement, la technologie de stockage d'hydrogène en bouteilles de gaz haute pression (35 MPa) est relativement mature. Certains préconisent son utilisation en priorité afin d'en garantir la fiabilité.

Cette proposition a toutefois rencontré une opposition. Le système de stockage d'hydrogène marin exige une densité énergétique très élevée. La densité énergétique et l'autonomie du stockage d'hydrogène gazeux ne répondent pas aux besoins des navires à hydrogène. La direction d'une entreprise a clairement indiqué privilégier la forme liquide à haute densité énergétique : « La densité énergétique volumique du gaz est toujours limitée ; je suis donc optimiste quant à l'avenir du stockage d'hydrogène liquide, qu'il s'agisse d'hydrogène liquide, d'ammoniac liquide, de méthanol, voire d'hydrogène liquide organique. »

Actuellement, les méthodes de ravitaillement en hydrogène des navires à hydrogène comprennent la production et l'utilisation à bord, le ravitaillement à quai et le transbordement de bouteilles d'hydrogène. La méthode de ravitaillement mobile par camion-citerne utilisée à l'étranger est assez aléatoire, et des efforts sont déployés en Chine pour construire des stations fixes de ravitaillement. Par exemple, le « Three Gorges Hydrogen Boat 1 » a été ravitaillé dans une station intégrée de production et de ravitaillement d'hydrogène construite en Chine, de type quai intérieur. Cette station utilise l'électricité de la centrale hydroélectrique des Trois Gorges pour électrolyser l'eau et produire de l'hydrogène. Le navire utilise un bras mécanique pliable pour déployer un tuyau haute pression afin d'effectuer le ravitaillement en hydrogène.

Il convient de noter qu'en raison des conditions spécifiques à chaque zone maritime, le choix de la méthode de construction de station mentionnée ci-dessus n'est pas obligatoire. Un expert du secteur suggère de choisir en fonction de vos propres conditions : d'une part, la construction d'une station de ravitaillement en hydrogène est onéreuse et ces stations peuvent ne pas disposer de ressources énergétiques comme dans la région des Trois Gorges ; d'autre part, le système de raccordement au ravitaillement doit impérativement prévenir toute fuite d'hydrogène. Une explosion aurait des conséquences désastreuses. Si la bonbonne de stockage d'hydrogène est directement transportée à bord pour être remplacée par levage, l'opération sera non seulement plus sûre, mais aussi plus rapide et plus économique. Cela pourrait constituer un point de départ pour le développement du marché des navires à hydrogène.

À l'heure actuelle, les navires à hydrogène sont principalement utilisés pour des démonstrations officielles à petite échelle, des excursions touristiques, le transport de conteneurs, etc., mais le marché réel n'est pas encore ouvert. Gaogong Hydrogen and Electricity a appris que, pour l'instant, les armateurs hésitent à adopter les navires à hydrogène, principalement en raison de leur coût trop élevé.

Contrairement aux automobiles, chaque composant d'un navire doit être certifié et homologué par une société de classification, et le coût initial est très élevé. À cela s'ajoutent les coûts de recherche et développement techniques, les coûts d'investissement et d'exploitation, ainsi que les coûts de maintenance.

« Actuellement, les navires à hydrogène sont principalement des prototypes, et non des navires destinés au marché. Leur coût est trop élevé et difficilement acceptable pour les armateurs. Des subventions pourraient permettre leur utilisation, mais elles sont actuellement inexistantes, et la rentabilité est impossible à évaluer. » Un expert du secteur a confié à Gaogong Hydrogen and Electricity que, pour réduire les coûts, il est indispensable d'améliorer la fiabilité des technologies et des produits, ce qui constitue un paradoxe. Les produits sont développés par itérations successives. Comment les améliorer avec si peu de prototypes ? À moins d'opter pour une promotion complémentaire plutôt que pour une promotion principale.

Dans certains ports où le pétrole est interdit, les navires utilisant une propulsion hybride (électricité et hydrogène) pourraient présenter des avantages considérables. En servant de système de propulsion auxiliaire, l'hydrogène pourrait pallier les problèmes d'autonomie des navires électriques, tout en permettant d'accumuler une expérience pratique précieuse et de contribuer à la recherche et au développement technologiques.

Globalement, la promotion du marché des navires à hydrogène a encore un long chemin à parcourir. Cependant, il n'y a pas lieu d'être trop pessimiste. Actuellement, les pays du monde entier imposent des exigences de plus en plus strictes en matière d'émissions de carbone des navires. Par exemple, la navigation en Arctique interdira l'utilisation du fioul lourd à partir du 1er juillet 2024. Dans ce contexte, les navires à hydrogène connaîtront un essor considérable.

La transformation du système énergétique ne se fera pas du jour au lendemain. L'industrie doit s'attaquer aux quatre grands problèmes actuels et poursuivre ses efforts pour les résoudre en s'appuyant sur l'exploration technique, l'écologie industrielle, la réduction des coûts et l'établissement de normes. L'avenir nous réserve toujours des solutions.