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 à partir de l'hydrogène. L'électricité est produite à la demande par une pile à combustible par la combinaison d'hydrogène et d'oxygène. Cette pile est alimentée en hydrogène qui est stocké sous haute pression dans des bouteilles située sur le pavillon du bus. 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.

Il existe deux types d'autobus à hydrogène :

• les modèles équipés d'une batterie de petite capacité permettant de stocker temporairement l'énergie produite par la pile
• 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)

Dans les deux cas, un système électronique gère l'énergie. La pile à combustible permet d'avoir une meilleure autonomie que les autobus électriques à batteries.

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, plusieurs exemplaires en Vendée.

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 FC / eCitaro G FC: autobus à batterie avec une pile à combustible et des réservoirs d'hydrogène pour augmenter l'autonomie ; présenté en 2023

IVECO

• Heuliez GX 337 H2 / Iveco E-Way H2 : bus à hydrogène avec une pile à combustible HTWO du groupe coréen Hyundai Motor Company, présenté en octobre 2023, référencé par l'UGAP à partir d'avril 2024

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, présenté en octobre 2023.
• Hycity 18 : bus articulé en cours d'étude

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) .
• 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 LF FC (référencé par l'UGAP à partir de février 2021, présenté en juin 2022) ; plusieurs exemplaires commercialisés en France, premières livraisons en 2023 à Belfort et Pau
• Exquicity (pile à combustible de la société canadienne Ballard)

La CATP a publié en juillet 2022 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).

Trois modèles ont été référencés : Caetano H2.CityGold, Solaris Urbino 12 hydrogen et Van Hool A12 LF FC.

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 renouvelable ou bas carbone.

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 FC dans 10 villes européennes (3 bus par réseau), bus en service probatoire pour deux ans.

Il faudra ensuite attendre mars 2018 pour le démarrage d'un projet en France : la SAVAC annonce qu'elle va exploiter deux bus fonctionnant à l'hydrogène en Île-de-France.

Principaux véhicules en service en France

En France, les premiers bus "H2" ont été mis en service en 2019.

Dans certaines sociétés de transport, l'hydrogène est également utilisé pour les véhicules de service. A Rodez, depuis fin 2015, le Groupe Ruban Bleu possède un Renault Hy Kangoo.

Artois Mobilités (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.

En juillet 2024, Artois Mobilités a commandé 4 Solaris Urbino 12 hydrogen qui seront livrés début 2025.

Le même mois, Artois Mobilités et Safra ont trouvé un accord pour remplacer les Businova par des HyCity.

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 juillet 2021. Réception du premier le 4 mai 2023.

Les prochains bus seront des véhicules électriques à batteries.

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 (Yvelines). Ces bus sont désormais exploités par Keolis.

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. Fin du contrat en 2023.

Le Mans

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

Le projet H2Ouest a été lancé en 2020 : entre 10 et 15 bus articulés pour la Setram.

Appel d'offres pour la fourniture de bus articulés hydrogène publié en 06/2023 par Le Mans Métropole pour mise en service prévue pour le milieu de l'année 2025. En août 2024, attribution à Daimler Buses France de ce marché sous la forme d'un accord-cadre à bons de commande sur 8 ans d'un montant de 10,57 millions d'euros HT. Des autobus Mercedes-Benz eCitaro G FC devraient donc circuler dans les années à venir sur le réseau Setram.

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 est rechargé en hydrogène à la station multi-énergies vertes de La Roche-sur-Yon. L'hydrogène vert est produit à Bouin par l'entreprise Lhyfe par électrolyse de l'eau de mer, désalinisée, en utilisant l'électricité générée par le site éolien situé à proximité. Les bonbonnes d'hydrogène sont transportées en camion jusqu'à la station.

Un deuxième véhicule a été commandé en 2022, il a été livré en mars 2023.

Commande de 2 GX 337 H2 par RATP Dev pour la Compagnie des transports du Yonnais en novembre 2024.

Projets

Plusieurs agglomérations françaises manifestent leur intérêt pour cette technologie.

Des aides publiques permettent de diminuer le surcoût pour les collectivités. Fin 2019, les lauréats de l'appel à projets Ecosystèmes de mobilité hydrogène ont été désignés. En 2023, l'Ademe a lancé l'appel à projets Écosystèmes territoriaux hydrogène - EcosysH2.

Voici une liste de projets concernant les flottes de bus à hydrogène en France :

• Toulouse : projet de 6 à 8 bus à hydrogène ; 5 bus Safra Businova livrés en 2022 pour des navettes parking aéroport et pour Airbus
• 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 mètres, puis 28 bus articulés et 7 midibus, 180 bus à terme. Premier marché attribué à Van Hool en octobre 2022 (9,6 millions d'euros pour 16 bus). Appel d'offres pour 12 bus articulés en 2024. Projet revu à la baisse : 50 bus H2 pour 2026. Appels d'offres publié en décembre 2024 pour 5 ans renouvelable tacitement une fois 5 ans : lot n°1 - bus standards (14 à 27) et lot n°2 - bus articulés (18 à 28)
• 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) ; appel d'offres en février 2024 sous la forme d'un accord-cadre de 4 ans pour 5 à 19 standards (attribué à Iveco, montant maximum : 12,6 millions d'euros HT) et 0 à 6 articulés (attribué à Solaris, montant maximum 6 millions d'euros HT) ; objectif d'une flotte de 19 bus H2 en 2027.
• 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 (livré à l'été 2022) et un bus Solaris 12 hydrogen (livré en 08/2022) ; ces bus ont été mis en service commercial sur une ligne TCL en septembre 2023
• Lyon - Montluel (ligne 171) : 1 Safra HyCity commandé par la région Auvergne-Rhône-Alpes en 2022, livraison initialement prévue à la rentrée 2023, puis décalée au printemps 2024, puis à date non connue à ce jour
• Lyon - Trévoux (BHNS) : 14 bus 18 m à hydrogène en 2025 ; projet hydrogène abandonné mi-2024 pour des bus électriques à batteries
• Chambéry : projet ZEV - Zero Emission Valley : deux bus à hydrogène
• Île-de-France : projet de 17 bus à hydrogène dans un dépôt de bus neuf à Créteil pour 2024 ; puis 30 bus supplémentaires entre 2024 et 2026 autour de Montrouge, Bagneux et Sceaux ; commande de 22 bus Solaris Urbino 12 hydrogen par Île-de-France Mobilités en mars 2023 (+ option de 25 bus pour 2026).
• Rouen : annonce de l'achat de 14 bus à hydrogène Van Hool A12 FC en 03/2021 via l'UGAP, initialement pour la ligne 6, livraison de la tête de série en 12/2022, mise en service en septembre 2023 sur la ligne F7
• 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. Présentation du premier exemplaire en janvier 2023. Inauguration premier bus à hydrogène en juin 2023. Appel d'offres pour 8 autobus articulés hydrogène publié en avril 2024, attribué en juillet 2024 à Solaris (7,5 millions d'euros).
• Metz : projet de troisième ligne de BNHS avec des bus à hyrogène pour 2026, appel d'offres publié en juin 2022 pour l'acquisition de 13 bus BHNS de 24 mètres à hydrogène ; attribution à Van Hool (seul candidat) en février 2023 (24,9 millions d'euros) ; projet complémentaire d'acquisition de 7 bus de 18 mètres à hydrogène et de 16 bus de 12 mètres à hydrogène. Les bus hydrogène seront tous remisés dans un nouveau dépôt (Frescaty). Commande via l'UGAP de 6 Safra Hycity 12 en 12/2023 (4,5 millions d'euros).
• Saint-Brieuc : projet de 12 bus articulés pour la ligne Teo à l'horizon 2025 / 2027
• 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 ; projet suspendu
• 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 ; attribution en mars 2023 à Keolis (37,4 millions d'euros). Commande de 10 Safra Hycity en 2023. Commande 10 Solaris en 09/2024.
• L'Alpe d'Huez : en janvier 2022, Resalp a commandé 3 bus retrofités hydrogène à GCK Industry pour mise en service initialement prévue 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, livraison en mai 2023
• Limoges : projet de 13 bus, dont 5 en 2025, 3 en 2026, 3 en 2027 et 2 en 2028
• Cannes : projet Cannes Lérins H2 à partir de 2024 ; 41 autobus hydrogène à terme (2033) dont 23 standards et 18 articulés ; commande de 12 GX 337 H2 Linium en 09/2024
• Strasbourg : accord-cadre attribué en avril 2023 par la CTS à CaetanoBus pour la fourniture d'un maximum de 60 bus H2.City Gold.
• Dunkerque : en octobre 2022 la communauté urbaine lance un appel à candidatures en vue de l'achat de bus standards "full hydrogène" à pile à combustible hydrogène (8 + 2 en option). Le constructeur Safra a été retenu en juillet 2023 (modèle Hycity).