Mémento de l`Hydrogène FICHE 8 – 4

Mémento de l’Hydrogène
FICHE 8 – 4
LES PROGRAMMES EN AMERIQUE DU NORD
1 - Les programmes des Etats Unis
Situation avant l’arrivée de l’Administration Bush en Novembre 2000
Le programme Hydrogène (« Hydrogen Program») du DOE (Department of Energy) est passé de 15 M$
en 1998 à 25 M$ en 2000. S’y ajoutent les 84 M$ pour les piles à combustible (toutes applications confondues),
plus les fonds du Department of Defense (DOD) et les programmes de gazéification de la biomasse.
En 1998, les fonds alloués à l’ensemble des projets Hydrogène et piles à combustible (DOE, DOD, etc.) ont
atteint la somme de 171,2 millions de $.
Financement des programmes :
•
sur la période 1992-1996
Les données n’ont pas été disponibles pour l’année 1997, pour cause de changement dans l’orientation des
programmes.
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Fiche 8.4 – Final : 25.06.02
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Source : CEA - PM
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Sur la période 1998 à 2000 :
A l’inverse des financements allemands, les financements américains ont progressé sur la période 1992-1996
jusqu’à 160 M$/an. Après une brusque chute ramenant le montant à moins de 100 M$, la tendance était à
nouveau à la hausse sur la période 1998-2000 jusqu’à 120 M$/an. Il est encore trop tôt pour savoir comment cela
va évoluer avec l’administration Bush.
Le Proramme DOE (Department of Energy) :
A l'intérieur de ce département d'Etat existent plusieurs organismes en charge du dossier hydrogène (de façon
partielle ou totale), on trouve : L' OTT (Office of Transportation Technologies), l'AFDC (Alternative Fuels Data
Center) et l'EREN (Energy Effeciency and Renewable Energy Network).
Description du programme hydrogène du DOE
(tiré de "US DOE Hydrogen Program : Goals and Outcomes")
Le DOE est en charge de mener un programme de RD & D (Recherche Développement et Démonstration)
concernant la production, le stockage, le transport et l'utilisation d'hydrogène pour les applications industrielle,
domestique, de transport et de service public.
Le DOE doit également mener un programme pour développer de plus larges applications des technologies de
l'hydrogène dans le court terme, en se servant de l'expérience acquise dans le domaine spatial et des progrès de la
recherche.
Pourquoi ce programme?
"Dans les 20 prochaines années, les intérêts suscités par les changements climatiques et la sécurité énergétique,
créeront une plate-forme pour que l'hydrogène puisse rentrer sur certaines niches de marchés. En fin de compte,
l'hydrogène et l'électricité proviendront de ressources en énergies renouvelables, d'ici là les énergies fossiles
assureront la transition. La progression de la technologie Pile à Combustible fournira une base pour
l'établissement de l'option hydrogène sur les marchés des transports et de la distribution d'électricité. »
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Objectifs Stratégiques à moyen terme
Technologies de soutien pour permettre une introduction rapide de piles à combustibles générant de l'électricité,
et de piles à combustible à hydrogène pour les véhicules.
Objectifs Stratégiques à long terme
Développement des technologies de l'hydrogène à partir d'énergies renouvelables, pour garantir à la Société en
général des combustibles propres et abondants.
Axes de développement
- Industrie de l'hydrogène : reformeurs plus petits et systèmes d'électrolyse - en améliorer l'efficacité, réduire les
émissions et réduire les coûts de production.
- PAC à hydrogène: accélérer les cadences pour pouvoir en produire dès que possible.
- Choix du carburant / infrastructure : véhicules Zéro Emission – démontrer la sûreté et l'efficacité en terme de
coût des systèmes à hydrogène en zones urbaines, et prévoir des systèmes de stockage d'hydrogène embarqués.
- R & D long terme : abaisser le coût des technologies qui permettent de produire de l'hydrogène à partir de la
lumière du soleil et de l'eau.
Forces actuelles
- Développements et partenariats sur les piles à combustibles :
- Daimler-Chrysler, Ford et Ballard ont développé un partenariat, et ont engagé 1,5 b$ pour la
commercialisation de piles à combustibles pour les véhicules.
- Edison Development Company, General Electric, SoCal Gas, Plug Power ont un accord pour
commercialiser des piles à combustible stationnaires (residential fuel cells) ; d'autres compagnies
poursuivent également des recherches dans ce domaine.
- IFC (devenu UTC Fuel Cells) a développé une pile à combustible haute performance, pour les
véhicules et les systèmes de génération d'électricité.
- California Zero Emission Vehicles a accordé sa préférence pour une introduction au plus tôt de véhicules
électriques et / ou fonctionnat à l’hydrogène.
- Un partenariat sur les piles à combustible à été formé en Californie : le California Fuel Cell Partnership dont
l’objectif est de mettre en service 50 voitures et 20 bus fonctionnant à PAC d'ici à 2003.
Financement du Programme Hydrogène du DOE:
Budgets de 1999 à 2001 :
Summary
FY 1999
Appropriated
FY 2000
Appropriated
FY 2001
Request
13,353
13,020
Core R&D
• Production
8,951
• Storage
• Utilization
Technology Validation
• Renewable / H2 Systems
• H2 Infrastructure
10,856
• Distributed / Remote Power
Systems
Analysis and Outreach
2,169
8,754
7,500
2,480
2,480
Total
24,587 M$
23,000 M$
21,976 M$
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Début 2002, l'administration Bush a lancé un programme pour inciter les constructeurs à mettre au point des
véhicules roulant à l'hydrogène. Ce nouveau programme, présenté au Salon de l'Automobile de Detroit par le
secrétaire à l'Energie, est baptisé "Freedom Car" ; il associe l'Etat Fédéral, General Motors, Ford et Daimler
Chrysler; son résultat à long terme devra être des voitures et des camions plus efficaces, moins chers
d'utilisation, écologiques et compétitifs. Cette voiture à hydrogène devrait réduire la dépendance américaine vis à
vis du pétrole étranger ainsi que les émissions de dioxyde de carbone. Ce programme remplacera le PNGV
("Partenariat pour une nouvelle génération de véhicules") initié par le gouvernement Clinton pour encourager la
construction d'automobiles consommant moins de carburant. Dans l’état actuel, il s’agit d’un projet dont le
budget global n’est pas arrêté mais pourrait être supérieur à 100 millions de dollars par an sur 10 ans à ajouter
aux budgets hydrogène et pile à combustible du DoE.
Voici un document issu du site web de la National Hydrogen Association (ttcorp.com/nha), exposant les 10
raisons pour lesquelles les USA devraient se tourner vers une économie de l’hydrogène :
WHY HYDROGEN?
Ten Reasons Why the United States Should Switch to a Hydrogen Energy Economy
G L O B A L
A D V A N C E M E N T
Germany, Japan, Canada, Belgium, and Saudi Arabia took
U.S.-invented technology for hydrogen production and
have been expanding it for years. The United States has
stubbornly clung to oil. Investing in hydrogen
development would keep the U.S. in step with global
competition.
N A T I O N A L
S E C U R I T Y
Relying on the Middle East for energy weakens national
strength. The U.S. could be energy self-sufficient with
hydrogen.
JOBS
Converting to a hydrogen-based economy would create
thousands of permanent scientific and industrial jobs.
Building plants, manufacturing parts, selling equipment,
and developing technology would all be U.S. investments
that stimulate U.S. jobs and growth.
SUPPLY
Someday, fossil fuels will run dry. Hydrogen is renewable
and, therefore, unlimited. Solving energy supply problems
today will ensure our nation’s stability tomorrow.
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C L E A N
A I R
Pollution from cars and airplanes has created smog clouds
across the country. Magnificent scenic vistas like the
Grand Canyon are disappearing in toxic haze. Valleys like
Las Vegas and Reno are becoming smog pits. Hydrogen
emits no toxins.
DEFICIT
The government spends billions of taxpayer dollars every
year to subsidize oil exploration and to militarily defend
access to oil in the Middle East.
C L E A N
W A T E R
Huge oil spills like the Exxon Valdez are becoming
common, killing countless waterfowl. The effects on our
food chain are unknown. If hydrogen were spilled, it
would evaporate immediately. The only by-product of
hydrogen fuel is water.
WILDERNESS
Mass consumption of oil requires continued drilling into
pristine wilderness areas, wreaking havoc on some of the
world's greatest ecosystems. Hydrogen production leaves
no environmental scars.
HEALTH
Increasing pollution from cars and airplanes makes people
sick. Hydrogen is clean and efficient.
ECONOMY
U.S. trade balance sheets show that oil imports drain $1
billion from the U.S. economy every week.
Source: Office of U.S. Senator Harry Reid (Nevada)
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De plus, un document tiré du site de la société américaine Technology Transition Corporation, et intitulé
« Harnessing Hydrogen: The Key to Sustainable Transportation », fait un rapide tour d’horizon des principaux
programmes de R&D américains (document datant de 1996).
Ces programmes sont les suivants :
Major Federal, State, and Local Hydrogen Research and Development Activities
National Hydrogen Program
Activities administered by the U.S. Department of Energy (DOE) Office of Utility Technologies
•
Hydrogen storage
•
Hydrogen fuel production
•
Programme spécifique pour la production de l'hydrogène par dissociation thermochimique de l'eau (cf.
Fiche 3.2.2)
•
Development and demonstrations of hydrogen in vehicles and utility and industrial applications
•
Analyses of hydrogen fuel cycle energy efficiency, safety, and transportation and fueling infrastructure
National Fuel Cells in Transportation Program
Activities administered by the U.S. Department of Energy Office of Transportation
Technologies
•
Heavy-duty hydrogen fuel cell engine development
•
Fuel-cell-powered passenger vehicle development
•
Onboard steam reforming of methanol to hydrogen
•
Onboard hydrogen storage
South Coast Air Quality Management District, California
• DOE-sponsored phosphoric acid fuel cell bus
•
Proton-exchange membrane (PEM) fuel cell
•
Production of solar-generated hydrogen, operation of refueling station, and vehicle demonstrations
•
Pickup trucks running on solar-generated hydrogen
City of Palm Desert, California
•
Renewable hydrogen production and use in PEM fuel-cell-powered golf carts
City of Palm Springs, California
•
Demonstration of eight-passenger PEM fuel cell shuttle vehicle for use at regional airport
Denver Department of Health and Hospitals, Colorado
•
Demonstration of pickup trucks converted to run on natural gas mixed with hydrogen
New York State Energy Research and Development Authority
•
Carbon adsorbent hydrogen storage technology
•
PEM fuel cell for hybrid electric bus
•
PEM fuel cell for high-speed and low-cost manufacture
Pennsylvania Energy Office
•
Converted car to run with PEM fuel cell engine
•
Tests of natural gas/hydrogen mixture in van
Accord de Coopération Inter-Régional, Etats-Unis/Union Européenne
Source : compte-rendu d’une conférence de presse (Cordis).
Le premier accord juridiquement contraignant entre l'UE et les Etats-Unis depuis l'Accord de
coopération UE-USA en 1998, un accord prévoyant la coopération des deux parties en matière de recherche
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Source : CEA - PM
sur l'énergie, a été signé par le Commissaire à la Recherche Philippe Busquin et le Secrétaire d'Etat américain à
l'Energie Spencer Abraham, à Bruxelles le 14 mai 2001.
Deux accords ont été signés :
• l'un pour la recherche et développement de la fusion nucléaire,
•
et l'autre pour l'énergie non nucléaire dont le but est de faciliter la collaboration dans des domaines de
recherche d'intérêt commun, tels que les énergies fossiles, le changement climatique, les nouvelles
sources d'énergie comme l'énergie associée à l'hydrogène et l'énergie solaire, et l'efficacité
énergétique.
"Les deux accords que nous allons signer aujourd'hui visent à développer la coopération entre l'Union
Européenne et les Etats-Unis. Ce développement pourrait se faire autour d'échanges ciblés, d'analyses de
l'innovation et de changements paradigmatiques des deux côtés de l'Atlantique, de consultations et d'une
participation mutuelle. Il doit contribuer à la promotion de l'excellence, faciliter l'émergence de technologies
innovantes, telles que l'utilisation de l'hydrogène [...] et de la biomasse, qui pourraient modifier profondément et
mondialement les points de vue sur l'énergie."
Dans le cadre de cet accord, de nouvelles initiatives pourraient être lancées dans le domaine des piles à
combustible à hydrogène, ainsi que des études socio-économiques destinées à guider la prise de décision en
matière d'énergie, et de la recherche multidisciplinaire pour la promotion de l'énergie renouvelable.
Le document prévoit que les chercheurs des deux côtés de l'Atlantique pourront participer aux programmes de
recherche des deux parties, et des études, des projets et des expérimentations seront exécutés conjointement.
Cela inclut des activités en partenariat avec l'industrie privée et des organisations non gouvernementales
sélectionnées par le biais d'appels à propositions.
Un groupe directeur sera également créé afin de superviser l'exécution des dispositions de mise en oeuvre. Le
groupe sera composé de coordinateurs techniques pour chaque domaine technique, nommés par des
coordinateurs en chef de chacune des deux parties.
Pour la Commission européenne, la DG Recherche, la DG Energie et Transports et le Centre Commun de
recherche (CCR) désigneront chacun un coordinateur en chef.
Le Commissaire Busquin et le Secrétaire d'Etat Abraham ont tenu à souligner que cet accord sera mutuellement
avantageux pour les deux parties. "Nous nous soutiendrons les uns les autres", a dit M. Abraham. De son côté,
M. Busquin a déclaré qu'il envisageait un échange de chercheurs et souligné que l'accord n'aboutirait pas à une
fuite des cerveaux européens.
"Nous voulons renforcer la mobilité dans le reste du monde mais aussi au sein de l'UE, a ajouté M. Busquin.
Nous voulons attirer des scientifiques en Europe, la rendre aussi attractive que les Etats-Unis, ce qui sera, je
crois, avantageux pour tout le monde."
Alors que l'on pourrait s'interroger sur les motifs de ce nouvel engagement à poursuivre la recherche sur les
énergies propres juste après le rejet américain du Protocole de Kyoto, M. Abraham a assuré que les Etats-Unis
s'engageaient fermement à respecter l'équilibre du plan. Il a rappelé que le gouvernement américain avait investi
des fonds substantiels dans l'énergie géothermique et éolienne, et souligné que la continuité de ces
investissements serait assurée.
Il a ajouté que l'annonce par le Président Bush de la révision de la politique environnementale du pays était
simplement une "constatation de la réalité, un reflet de la réalité du processus politique américain", et annoncé
qu'une série de recommandations sur ce sujet est actuellement en préparation et sera prochainement rendue
publique.
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2 – Les programmes canadiens
Le Canada et le Québec en particulier ont réalisé de gros efforts dans le domaine de la production
d'hydrogène. Le Canada est également un pionnier dans ce domaine (cf. programme Europe-Québec :
EQHHPP).
Le Programme Canadien pour l’Hydrogène, The Canadian National Hydrogen R&D Program (CNHP), est géré
par le gouvernement Fédéral au travers du CANMET Energy Technology Centre. Son objectif est de développer
et d’évaluer des systèmes fonctionnant à l’hydrogène, pour des applications stationnaires mais aussi dans les
transports.
Le financement de ce programme s’élève à 2 millions de dollars canadiens (soit environ 1,3 million d’Euros).
Toutefois, il faut signaler que les établissements bénéficiant de ces fonds, reçoivent également des fonds
provenant d’industriels.
Les projets actuels tournent autour de 4 grands thèmes :
• Production d’hydrogène (cf. Fiche 3.2.2 pour le cas particulier de la production à partir de l'énergie
nucléaire)
• Utilisation
• Sécurité
• Piles à Combustible
Les 2 premiers s’orientent vers l’électrolyse de l’eau et le développement d’un système intégré de production
d’énergie à partir de l’énergie photovoltaïque.
Un développement particulièrement intéressant concerne un liquéfacteur magnétique d’hydrogène (« magnetic
hydrogen liquefier »), permettant de diviser par deux la quantité d'énergie exigée pour liquéfier l'hydrogène.
La société Ballard a beaucoup travaillé pour promouvoir l'utilisation de l'hydrogène (dans les piles à combustible
et notamment les PEMFC) dans les transports terrestres (1er bus roulant à l'hydrogène en 1993), et accords avec
Daimler Chrysler pour la réalisation de prototypes (prototype Necar 1 à 5).
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