Autobus à hydrogène : pile à combustible

Un autobus équipé d'une pile à combustible (PAC ou fuel cell electric vehicle - FCEV) est un autobus électrique dont l'énergie peut être produite directement dans le véhicule. L'électricité est produite à la demande par une pile à combustible par la combinaison d'hydrogène et d'oxygène. Cette pile est alimentée par des bouteilles stockant l'hydrogène sous pression. Ce dispositif (pile + bouteilles) est généralement monté sur le pavillon du bus.

Il existe deux types d'autobus à hydrogène :

• les modèles équipés d'une batterie de grande capacité rechargeable au dépôt, dans ce cas la pile à combustible vient augmenter l'autonomie du bus (REX, range extender)
• les modèles équipés d'une batterie de petite capacité permettant de stocker temporairement l'énergie produite par la pile

Dans les deux cas, un système électronique gère l'énergie. La pile à combustible offre une meilleure autonomie que les autobus électriques à batteries. L'utilisation de la pile à combustible ne dégage que de la vapeur d'eau. C'est donc un mode de propulsion particulièrement écologique localement.

Autobus équipés d'une pile à combustible

Plusieurs constructeurs proposent des autobus équipés d'une pile à combustible. Certains constructeurs ont produit quelques véhicules à hydrogène qui sont restés à l'état de prototype. Voici la liste des modèles :

Caetano

• H2.CityGold ; 450 km d'autonomie avec une pile à combustible Toyota ; en démonstration dans plusieurs villes d'Europe, un exemplaire à La Roche-sur-Yon.

Mercedes-Benz

• O 405N (NeBus) (présenté en 1997)
• Citaro BZ (pile à combustible de 2^ème génération) : expérimentation de 30 autobus Citaro avec une pile à combustible à partir de 2002 dans 10 villes européennes. Mais il n'y en a pas eu en France.
• Citaro FuelCELL-Hybrid (2010, 3ème génération) : quelques exemplaires en Suisse, Allemagne, Italie…
• eCitaro : autobus à batterie avec une pile à combustible et des réservoirs d'hydrogène pour augmenter l'autonomie ; annoncé pour 2023

MAN

• NL 263 Bz (prototype présenté en 2000)

IVECO

• Cityclass (n'est plus commercialisé)
• projet de bus à hydrogène avec une pile à combustible HTWO du groupe coréen Hyundai Motor Company

Hyvia (Renault Group / Plug Power)

• Renault Master City Bus H2-Tech : minibus pouvant transporter 15 passagers, dont 9 assis, stockage de l'hydrogène en toiture (4,5 kilos à 350 bars), 300 km d'autonomie

Safra

• Businova 12-H2 (bus électrique à batterie équipé d'une pile à combustible Symbio en prolongateur d'autonomie) ; référencé par la CATP depuis fin 2020 et par l'UGAP à partir de février 2021.
• Hycity 12 : successeur du Businova, fiche technique publiée en juin 2022, présentation prévue en juin 2023.
• Hycity 18 : bus articulé en cours de développement

Solaris

• Urbino 12 hydrogen : présenté en 2019, testé par la RATP en octobre 2020 (2 mois au centre bus de Thiais), en démonstration chez Transdev à Cluses du 30 novembre au 4 décembre 2020, démo à Alès du 16 juin au 7 juillet 2021 ; livraison d'un exemplaire en août 2022 pour le réseau TCL (Lyon) ; 2 exemplaires à venir pour l'aéroport Lyon Saint-Exupéry.
• Urbino 18 hydrogen : présenté en septembre 2022 (bus à hydrogène avec pile à combustible Ballard et batterie de 66 kWh)

Van Hool

• A330 FC (12 et 13 mètres ; n'est plus commercialisé)
• A12 (référencé par l'UGAP à partir de février 2021, présenté en juin 2022) ; plusieurs exemplaires commercialisés en France, premières livraisons en 2023
• Exquicity (pile à combustible de la société canadienne Ballard)

Rétrofit hydrogène

La transformation de bus et cars à moteur thermique en véhicules fonctionnant à l'hydrogène est étudiée par plusieurs industriels. Quelques projets sont en cours sur des autobus, mais aussi pour équiper des autocars d'une pile à combustible.

Les équipements nécessaires

L'arrivée de bus munis d'une pile à combustible dans un réseau nécessite bien évidemment quelques aménagements pour l'alimentation en hydrogène et la maintenance de ces bus.

Des industriels comme Engie (GNVert) ou Air Liquide exploitent des stations à hydrogène. L'hydrogène bas carbone peut être obtenu par la méthode délectrolyse de l'eau à partir d'électricité issue de sources d'énergies renouvelables.

Le rechargement d'un bus en hydrogène prend un peu moins de vingt minutes, selon Air Liquide.

L'entretien des bus à hydrogène nécessite un atelier aux normes ATEX.

Etat des lieux des bus équipés d'une pile à combustible

Cette technologie fait parler d'elle depuis plusieurs années, mais n'a pas encore passé le cap de la grande série. Le principal frein est son prix, bien plus élevé que pour les bus diesel et la disponibilité de l'hydrogène.

Calendrier : dates clés

• 1997 : premier prototype d'autobus équipé d'une pile à combustible : le Nebus (No Emission Bus) de Mercedes, réalisé à partir d'un O 405 N.
• fin 2000 : premiers tests du prototype Mercedes Citaro pile à combustible
• juin 2001 : Iveco CityClass équipé d'une PAC de 60 kW, fabriquée par IFC à Turin (ATM)
• 2003 : la RATP devait tester un Irisbus Cristalis propulsé par une pile Air Liquide / Nuvera de 60 kW, associée à une transmission électrique (par roues motorisées) pendant 2 ans, ce test n'a pas eu lieu.
• fin 2002 / été 2003 : livraison de 30 Mercedes Citaro dans 10 villes européennes (3 bus par réseau), bus en service probatoire pour deux ans.
• 03/2018 : la SAVAC annonce qu'elle va exploiter deux bus fonctionnant à l'hydrogène en Île-de-France
• 06/2019 : inauguration du premier Safra Businova H2 du réseau Tadao
• 09/2019 : mise en service de 2 bus à hydrogène Van Hool à Versailles (SAVAC)
• 12/2019 : mise en service de huit bus à hydrogène Van Hool Exquicity à Pau sur le BHNS Fébus.
• juin 2020 : mise en service d'un Safra Businova H2 au Mans (SETRAM)
• fin 2020 : mise en service de plusieurs Safra Businova H2 à Versailles (B.E. Green / Keolis)
• 02/2021 : la RATP teste un bus Caetano H2.City Gold avec pile à combustible Toyota, ce bus devrait circuler sur la ligne 189
• 03/2021 : annonce d'achat de 11 bus hydrogène par la Métropole Rouen Normandie pour mi-2022, commande modifiée en septembre 2021 : 14 Van Hool A12 FC pour la future ligne F7
• 07/2021 : commande de 4 bus Van Hool A12 FC par l'agglomération de Pau
• 09/2021 : mise en service de 5 Safra Businova H2 à Auxerre
• 10/2021 : mise en service d'un Caetano H2.CityGold à La Roche-sur-Yon
• 11/2021 : présentation du minibus Hyvia City Bus H2-Tech sur base Renault Master, commercialisation prévue en 2022
• 07/2022 : la CATP publie un avis de marché pour un accord-cadre relatif à l'acquisition et à la maintenance de véhicules hydrogène neufs 12 mètres et de matériels accessoires pour le transport urbain et non urbain de voyageurs d'une durée de 4 ans (lot 1 : acquisition de véhicules hydrogène neufs 12 mètres, valeur maxi. 700 millions d'euros ; lot 2 : acquisition et maintenance de véhicules hydrogène neufs 12 mètres, valeur maxi 1 025 millions d'euros)
• 07/2022 : annonce d'un projet d'acquisition de 47 bus à hydrogène par Île-de-France mobilités pour 48 millions d'euros (17 bus pour Créteil en 2024 et 30 bus pour Vallée Sud Grand Paris entre 2024 et 2026)
• 10/2022 : la commnuauté urbaine de Dunkerque lance un appel à candidatures en vue de l'achat de bus standards "full hydrogène" à pile à combustible hydrogène (8 + 2 en option).

Véhicules en service en France

Dans certaines sociétés de transport, l'hydrogène est utilisé pour les véhicules de service. A Rodez, depuis fin 2015, le Groupe Ruban Bleu possède un Renault Hy Kangoo. En France, les premiers bus "H2" ont été mis en service en 2019.

Lens

Pour la ligne Bulle 6 du réseau Tadao, le SMT AG a équipé le dépôt de Houdain avec une station à hydrogène permettant de recharger 6 bus. Cette installation est mise en place par GNVert (Engie). Suite à un appel d'offres lancé en 2017 par le Syndicat mixte des Transports Artois-Gohelle, le Businova de Safra a été retenu. Le premier véhicule a été présenté en juin 2019. Début novembre 2019, les tests ont débuté sur la ligne Bulle 6.

Un projet de 3 bus supplémentaires a été désigné lauréat 2019 de l'appel à projets Ecosystèmes de mobilité hydrogène.

Pau

Fin août 2017, le Syndicat Mixte de Transports urbains - Pau Portes des Pyrénées a retenu Van Hool pour la fourniture de 8 autobus ExquiCity 18 propulsés à l'hydrogène. Ils ont été mis en service fin 2019 sur une ligne de BHNS : Fébus (6 km, axe nord/sud). Commande de 4 Van Hool A12 en 2022.

Versailles

Le transporteur SAVAC a mis en service deux bus à hydrogène en septembre 2019. Ils seront rechargés dans une station publique Air Liquide située aux Loges-en-Josas.

Fin 2020, Keolis Versailles a démarré l'exploitation de 5 Safra Businova H2 sur la ligne 6. Ces bus sont loués à B.E. Green.

Le Mans

Un SAFRA Businova H2 a intégré le parc de la Setram en juin 2020.

Auxerre

5 Safra Businova H2 ont été commandés en décembre 2019 pour 6,12 millions d'euros, incluant la maintenance. Ces bus ont été mis en service le 8 septembre 2021 sur la ligne 1.

Prévision : une vingtaine de bus H2 à terme.

La Roche-sur-Yon

En octobre 2021, un autobus Caetano H2.CityGold a été mis en service sur le réseau Impulsyon. Il sera rechargé en hydrogène à la station multi-énergies vertes. L'hydrogène vert sera produit à Bouin par l'entreprise Lhyfe par électrolyse de l'eau en utilisant l'électricité du site éolien.

Un deuxième véhicule a été commandé en 2022.

Projets

Plusieurs agglomérations françaises manifestent leur intérêt pour cette technologie.

Fin 2019, les lauréats de l'appel à projets Ecosystèmes de mobilité hydrogène ont été désignés. Voici une liste de projets concernant les flottes de bus :

• Toulouse : projet de 6 à 8 bus à hydrogène
• Châteauroux (projet Hyber : 6 bus de 12 et 18m)
• Dijon : appel d'offres lancé en 02/2021 dans le cadre du projet DMSE 2 : 27 bus de 12 et 18m en 2023, 210 bus à terme
• Le Mans (projet H2Ouest lancé en 2020 : 10 bus pour la SETRAM)
• Le Havre : 11 bus à hydrogène fin 2024-début 2025 et 7 en 2026 ; station à proximité du dépôt de bus du Grand Hameau
• Lorient : projet de 12 bus à hydrogène d'ici 2025 (annonce en 04/2021), dont 7 Van Hool A12 en 2023
• Montpellier (projet Montpellier Horizon Hydrogène - MH2 : 21 bus hydrogène pour équiper 2 lignes à partir de 2023) : projet abandonné début 2022
• Lyon, projet Tethys : un bus Safra Businova à hydrogène (prévu pour fin 2022) et un bus Solaris 12 hydrogen (livré en 08/2022)
• Lyon - Montluel : 1 Safra HyCity commandé par la région Auvergne-Rhône-Alpes en 2022, livraison prévue à la rentrée 2023
• Lyon - Trévoux (BHNS) : 11 bus à hydrogène en 2025
• Chambéry : projet ZEV - Zero Emission Valley : deux bus à hydrogène
• Créteil : projet d'une quinzaine de bus à hydrogène (dans un dépôt de bus neuf)
• Rouen : annonce de l'achat de 14 bus à hydrogène Van Hool A12 en 03/2021 via l'UGAP pour la ligne 6, livraison de la tête de série en 12/2022, mise en service prévue fin avril 2022
• Belfort : projet de 7 bus hydrogène pour 4,375 millions d'euros au printemps 2023 (en même temps que l'ouverture de la station à côté du dépôt) ; puis 20 bus supplémentaires en 2025. Hydrogène obtenu par électrolyse à partir d'électricité d'origine renouvelable par Hynamics (électrolyseurs McPhy). Commande de 7 Van Hool A12 FC en novembre 2021 via l'UGAP. Livraison du premier exemplaire en janvier 2023. Mise en service prévue au printemps 2023.
• Metz : projet de troisième ligne de BNHS avec des bus à hyrogène pour 2025, appel d'offres publié en juin 2022 pour l'acquisition de 13 bus BHNS de 24 mètres à hydrogène
• Saint-Brieuc : projet de 12 bus articulés pour la ligne Teo
• Bordeaux : annonce en septembre 2021 d'un projet d'achat de 2 bus à hydrogène
• Nice : projet 38 bus électriques à hydrogène à l'horizon 2024 pour les lignes 5, 8 et 32 du dépôt de Drap
• Mâcon : projet de 9 bus à hydrogène pour 2024, partenariat signé avec TotalEnergies en avril 2022
• Clermont-Ferrand : publication en décembre 2021 par le SMTC-AC d'un marché public global de performance concernant la mise en oeuvre de l'exploitation des lignes 35-36 avec environ 10 véhicules de 12 mètres à hydrogène, démarrage prévu pour septembre 2024 (contrat de 12 ans dont 10 ans d'exploitation) avec de l'hydrogène produit à partir de sources décarbonées
• Dunkerque : projet de 10 bus standard à hydrogène pour mise en service en octobre 2023
• L'Alpe d'Huez : en janvier 2022, Resalp a commandé 3 bus retrofités hydrogène à GCK Industry pour mise en service en début 2024
• Les Sables-d'Olonne : annonce d'une commande de 2 bus à hydrogène Caetano en 05/2022 pour 1 268 282 d'euros HT, mise en service prévue d'ici mars 2023
• Limoges : projet de 13 bus, dont 5 en 2025, 3 en 2026, 3 en 2027 et 2 en 2028