Faire un Paris-Lyon d'une traite avec une voiture électrique est aujourd'hui impensable. L'autonomie des batteries se situe autour de 150 kilomètres et leur temps de recharge est d'environ huit heures… Pour lever cette contrainte majeure, le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) propose de faire du «deux en un». Autrement dit d'associer sous le même capot deux sources d'énergie électrique : des batteries couplées à une pile à combustible.
Capable de produire de l'électricité à partir d'oxygène et d'hydrogène tout en rejetant de la vapeur d'eau, ce générateur, développé à l'origine pour les besoins de la conquête spatiale, agit comme «un prolongateur d'autonomie», explique Florence Lambert, chef du département de l'électricité de l'hydrogène pour les transports au CEA-Liten, à Grenoble.
D'un côté la pile à combustible (PAC) recharge les batteries lorsque la voiture est en mouvement continu, à l'arrêt ou en décélération. De l'autre, les batteries fournissent à la PAC le surplus d'énergie nécessaire, par exemple, lors de fortes accélérations. Ce «coup de pouce» permet de lisser le fonctionnement de la pile en lui évitant de subir de brutales variations de puissance, préjudiciables à sa tenue dans le temps. En clair : tout le monde est gagnant à commencer, bien sûr, par l'automobiliste.
Le CEA a, en effet, mis au point il y a trois ans, dans le cadre d'un partenariat avec PSA Peugeot Citroën un prototype de véhicule tout électrique équipé d'une pile à combustible d'une puissance de 20 kilowatts (kW) couplée à une batterie de 15 kW, qui dispose d'une autonomie de près de 500 kilomètres ! Le tout avec 4 kg d'hydrogène embarqué dans des réservoirs sous pression à 700 bars.
«La technologie ayant fait ses preuves, nous travaillons maintenant à son industrialisation, en particulier le contrôle et la réduction des coûts», poursuit Florence Lambert. Pour cela, le CEA s'est doté sur son site de Grenoble, d'une plate-forme ouverte à l'ensemble de ses partenaires industriels (PSA, Renault, Daimler, Solvay, Venturi, Hexcel…). L'objectif est de concevoir et de fabriquer, par «une approche intégrée», de petites séries de piles à combustible dont la sortie des premiers exemplaires est prévue à la fin de l'année.
De son côté, le constructeur allemand Daimler envisage de commercialiser dès 2014, ses premiers modèles de voitures tout-électrique haut de gamme alimentées par un couple batteries-PAC.
Il faudra cependant patienter encore un peu avant que ces véhicules soient à la portée de «M. Tout-le-Monde». Les 250 chercheurs du département dirigé par Florence Lambert tentent notamment de développer des technologies économes en platine. Ce métal rare et cher (environ 37.000 €/kg), qui joue le rôle de catalyseur, représente environ 25 % du coût total de la PAC. Pour réduire les quantités, les scientifiques tentent de le «nanostructurer» ou encore de l'associer avec du cobalt.
Autre défi à relever : l'approvisionnement de la pile à combustible en hydrogène. Si la combustion de ce gaz présente le grand intérêt de ne pas dégager de gaz à effet de serre comme le CO2, sa production, dans les conditions actuelles, en émet en revanche de grandes quantités. «Il faut produire l'hydrogène de manière verte, sinon cela ne sert pas à grand-chose», souligne Nicolas Bardi chef du département des technologies biomasse et hydrogène au CEA-Liten qui fonde de grands espoirs sur les procédés d'électrolyse «haute température».
