Vous ne trouverez pas tous les jours une voiture d’essai comme celle-ci sur le pas de votre porte : Il s’agit d’une BMW X5 blanche, dont des milliers d’exemplaires – certes plus souvent en gris, argent ou noir – sont en circulation en Allemagne. Cependant, quelques touches de bleu, typiques de la filiale électrique BMW i, et, surtout, le clinquant qui attire l’attention, soulignent qu’il ne s’agit pas d’un X5 typique équipé d’un six cylindres diesel ou hybride rechargeable.
Tout d’abord, il ne s’agit pas d’une analyse détaillée de la durabilité du concept d’entraînement sur l’ensemble de son cycle de vie, ni de la comparaison entre les émissions “du puits à la roue” d’une voiture à pile à combustible et celles d’un véhicule électrique à batterie. Cela dépasserait le cadre d’un rapport sur la conduite. C’est pourquoi l’accent est mis ici sur l’expérience de conduite. Comment peut-on se déplacer avec une voiture à pile à combustible en Allemagne aujourd’hui avec l’infrastructure actuelle, quel est le coût, et quels sont les points forts et les points faibles du concept et de l’iX5 Hydrogen du point de vue du client ? Après avoir parcouru plus de 800 kilomètres à bord de la voiture, nous sommes parvenus à une conclusion.
La structure du véhicule est simple : la pile à combustible est située sous le capot, dans le “compartiment moteur”, et repose sur des composants de Toyota. L’entreprise japonaise fournit les cellules, tandis que la pile et le système global ont été développés en interne par BMW – d’ailleurs, l’installation de recherche automatisée pour la fabrication des piles à combustible a été financée par une autre subvention du gouvernement allemand.
Le plus grand des deux réservoirs d’hydrogène se trouve dans le tunnel de cardan, dans le sens de la longueur, tandis que le plus petit se trouve dans le sens de la largeur, sous la banquette arrière. Le moteur électrique, qui utilise la technologie de “cinquième génération” de BMW, c’est-à-dire les moteurs synchrones à excitation séparée également utilisés dans les iX, i4 et i7, est situé sur l’essieu arrière. La batterie, qui sert de tampon de puissance, est située entre le moteur électrique et le plancher du coffre.
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Comment roule un prototype de cinq millions d’euros ?
La pile à combustible a une puissance de 125 kW, ce qui est suffisant pour couvrir les besoins énergétiques à vitesse constante. En cas de brèves pointes de puissance, l’énergie supplémentaire est puisée dans la batterie, qui est rechargée en permanence par la pile à combustible sans que le conducteur s’en aperçoive. BMW a opté pour un moteur électrique d’une puissance de 295 kW. En effet, l’iX5 Hydrogen doit conserver le dynamisme que les clients attendent d’une BMW. Avec une accélération de moins de six secondes pour atteindre 100 km/h, elle peut répondre à cette exigence, mais les fans inconditionnels de BMW ne seront peut-être pas d’accord si l’on considère sa vitesse de pointe de 180 km/h.
Mais comment se conduit un prototype de cinq millions d’euros ? Honnêtement, elle est étonnamment douce et très mature pour un “prototype”. Freinez, appuyez sur le bouton de démarrage, sélectionnez un rapport comme une boîte automatique et c’est parti : silencieux, confortable et puissant à la demande, avec l’équivalent de 401 ch. Alors que l’on pouvait encore entendre le sifflement de la pile à combustible à pleine charge dans la Toyota Mirai de première génération, par exemple, la BMW est aussi silencieuse qu’une voiture électrique à batterie. L’évolution de la technologie est perceptible.
Je n’ai jamais douté que BMW livrerait avec l’iX5 Hydrogen un véhicule proprement développé et bien réglé. Le constructeur allemand coopère avec Toyota sur la technologie de l’hydrogène depuis 2013 et a déjà testé des prototypes de piles à combustible basés sur la Série 5 GT avant l’iX5 Hydrogen. BMW a encore plus d’expérience avec l’hydrogène, à l’époque encore pour les moteurs à combustion. Et les modèles de série à batterie électrique ont depuis longtemps prouvé que les développeurs peuvent mettre au point des entraînements électriques. L’iX5 Hydrogen fonctionne exceptionnellement bien. Le prototype n’est visible que dans les détails. Dans les indicateurs de consommation de carburant sur les écrans, la représentation “kgH2/100km” sans espace semble un peu bizarre ; après tout, le diesel ou l’essence ne sont pas ajoutés dans le cas des moteurs à combustion. Et il peut y avoir des messages d’erreur de conduite, en particulier après un démarrage à chaud ou un ravitaillement en carburant – mais BMW a indiqué lors de la préparation de l’essai routier que nous pouvions les ignorer.
Cependant, l’aspect décisif pour les clients (potentiels) est l’infrastructure – comme aux premiers jours de la mobilité électrique à batterie. Où trouver l’hydrogène ? À quoi cela ressemble-t-il sur les longs trajets lorsque vous quittez le rayon d’action autour de votre station-service familière près de chez vous ? Et qu’en est-il de l’autonomie en général ?
C’est pourquoi nous sommes partis avec l’iX5 Hydrogen pour parcourir 800 kilomètres d’autoroutes et de routes de campagne. Au départ de Düsseldorf, le niveau de carburant était d’environ 80 %, selon l’ordinateur de bord, et l’autonomie affichée était de 357 kilomètres – BMW a opté pour une jauge de carburant semblable à celle d’un moteur à combustion et non pour un affichage en pourcentage, comme c’est souvent le cas sur les voitures électriques à batterie. Le premier ravitaillement, planifié de manière certes prudente, a eu lieu à Limburg an der Lahn. La station de ravitaillement suivante se trouvait à Wiesbaden, ce qui aurait entraîné un léger détournement du circuit initialement prévu – et si (pour une raison quelconque) le processus de ravitaillement n’avait pas fonctionné, les détours vers Francfort auraient été encore plus longs. Si cela ne fonctionne pas dans le Limbourg, Wiesbaden serait le plan B – c’est ce que j’ai pensé. Je ne voulais pas aller directement à la limite au premier arrêt de ravitaillement en hydrogène dans quelques années. Tout comme les nouveaux venus dans le domaine des batteries n’ont pas l’habitude de se rendre pour la première fois à la station de recharge avec une autonomie restante à un chiffre.
Le ravitaillement en carburant dans le Limbourg n’a pas posé d’obstacles majeurs. Bien que l’expérience utilisateur puisse être améliorée (il faut d’abord autoriser le paiement à une borne située à l’extrême droite de l’image à l’aide de la carte H2 Mobility et d’un code PIN, puis connecter le pistolet à carburant au véhicule et enfin lancer le processus de ravitaillement à la borne à l’aide d’un bouton vert), le ravitaillement proprement dit s’est déroulé sans problème. Au bout de cinq minutes et dix secondes, le réservoir était à nouveau plein – au départ, il l’était encore à environ 35 %. Nous reviendrons plus tard sur les coûts des processus de ravitaillement dans un calcul global.
Mais cela a également montré que le processus de ravitaillement rapide en cinq minutes n’était pas un véritable avantage. En effet, on n’a pas le temps d’aller aux toilettes ou d’acheter un café pendant le ravitaillement. Comme pour le moteur à combustion, il faut donc d’abord faire le plein, puis se garer et faire une pause. Le temps écoulé entre le moment où l’on quitte l’autoroute et celui où l’on y revient est similaire à celui d’une voiture électrique moderne. Bien sûr, la pause est plus courte qu’avec une voiture électrique plus ancienne avec un temps de charge de 30 ou 40 minutes, mais les VE ont fait des progrès significatifs dans ce domaine au cours des dernières années.
Avec un BEV, un deuxième arrêt ne serait pas nécessaire
Le réservoir plein et l’ordinateur de bord affichant une autonomie de 429 kilomètres, nous nous sommes mis en route pour l’étape suivante. Et là, comme pour les voitures électriques à batterie il y a huit ans, les choses se compliquent. Même si l’autonomie réelle était légèrement inférieure à celle indiquée par l’ordinateur de bord, nous aurions atteint notre destination avec 429 kilomètres, bien que le réservoir soit relativement vide. Cependant, il n’y a pas de station de ravitaillement en H2 à proximité de notre destination. Nous avons donc dû prévoir un deuxième arrêt de ravitaillement “de sécurité” à l’aller afin d’avoir suffisamment d’hydrogène pour la première étape du voyage de retour. Contrairement à la voiture électrique à batterie, l’iX5 Hydrogen à pile à combustible ne peut pas être rechargée à destination, que ce soit par une prise de courant ou une borne de recharge murale.
L’iX5 Hydrogen nécessite une certaine planification manuelle, ce qui est probablement dû à son statut de prototype. L’application H2 Mobility est intégrée à l’infotainment et peut être utilisée pour trouver des stations de ravitaillement en hydrogène et récupérer certaines informations – y compris l’adresse, qui peut être directement transférée au système de navigation en tant que destination. Cependant, les stations de ravitaillement sont énumérées en fonction de la distance par rapport à l’emplacement actuel. Vous devriez donc savoir à peu près où se trouvent les stations-service le long de votre itinéraire, car la liste contient tous les emplacements possibles dans toutes les directions. Pour un modèle de série ultérieur, comme BMW l’envisage pour la fin de la décennie, il devrait être possible d’intégrer un système de planification d’itinéraire similaire au logiciel utilisé dans les voitures électriques à batterie.
Revenons à notre voyage : dans ce cas, la station-service H2 de Bad Rappenau était un choix logique, à proximité de l’autoroute, sur le site d’un dépôt automobile. Lors d’une première vérification de l’itinéraire dans l’application smartphone H2 Mobility quelques jours avant le voyage, j’ai eu un petit choc : trois stations-service consécutives sur mon itinéraire (Wiesbaden, Bad Rappenau et Fellbach près de Stuttgart) étaient hors service en raison de travaux d’entretien. Le bon côté des choses, c’est que j’avais au moins des stations de ravitaillement fraîchement entretenues pour le voyage, qui ont fonctionné de manière assez fiable. Si l’on y regarde de plus près, trois stations de ravitaillement consécutives hors service m’auraient laissé en rade si j’étais parti sans plan. Heureusement, nous n’en sommes pas arrivés là.
Après seulement 182 kilomètres, le réservoir était déjà bien vide à l’arrivée – pour les besoins du test, nous avons parfois roulé un peu plus vite que la vitesse recommandée sur l’autoroute, car de nombreux X5 diesel roulent aussi à plus de 130 km/h sur les autoroutes ouvertes. Par conséquent, après avoir fait le plein à Bad Rappenau, l’ordinateur de bord n’affichait que 314 kilomètres d’autonomie, compte tenu de la dernière consommation moyenne. J’ai d’ailleurs gagné du temps lors de ce ravitaillement par rapport à la voiture électrique à batterie : le ravitaillement et la remise en route ont pris moins de dix minutes, y compris le temps d’attente au feu rouge. Mais on peut aussi voir les choses autrement : Comme j’aurais pu recharger une voiture électrique à ma destination, cet arrêt de ravitaillement/chargement n’aurait pas été nécessaire car j’aurais pu arriver avec zéro kilomètre d’autonomie restante. Dix minutes de perdues donc.
Mais une chose est sûre : les 75 kilomètres restants jusqu’à destination n’ont posé aucun problème avec un réservoir plein. Le lendemain, le carburant hydrogène de Bad Rappenau a duré jusqu’à la station du Limbourg, soit 330 kilomètres. Les 255 kilomètres de retour vers Limburg ont été particulièrement économiques. L’indicateur de consommation pour cette section était de 1,3 kilogramme d’hydrogène pour 100 kilomètres.
Pour compléter le test, nous avons prévu un dernier ravitaillement à Ratingen, peu avant la destination de Düsseldorf. Alors que les stations de Limburg et de Bad Rappenau sont conçues comme des stations de ravitaillement en hydrogène autonomes, la pompe de Ratingen est intégrée à une station-service Shell existante. Le processus de ravitaillement est légèrement différent ici, puisqu’il y a également une jauge de carburant rotative avec un affichage classique à neuf segments. Cependant, le ravitaillement en lui-même s’est déroulé sans problème. Nous n’avons pas eu à attendre à l’un des arrêts de ravitaillement ni à avoir un autre véhicule à pile à combustible directement devant nous, ce qui aurait pu entraîner une courte attente jusqu’à ce que la station de ravitaillement ait ajouté suffisamment d’hydrogène.
Le chapitre sur la consommation de carburant suivra sous peu, mais nous pouvons d’ores et déjà en dire un peu plus : Après l’étape de 157 kilomètres, nous avons fait le plein avec 3,01 kilogrammes d’hydrogène pour 50,42 euros. Si nous avions parcouru cette distance avec une Tesla Model X de taille comparable, les coûts – calculés sur la base de la consommation moyenne de 26,8 kWh/100 km – nous auraient coûté environ 15 euros au Supercharger au lieu de 50 euros.
Nous avons constaté des variations considérables de la consommation et de l’autonomie au cours du test, en fonction de la vitesse. En conduite autoroutière détendue, à 130 km/h ou à la limite de vitesse en vigueur, elle se situe entre 1,3 et 1,4 kg/100 km. Dans le cas le plus économique, nous avions une autonomie de 492 kilomètres selon l’affichage après avoir fait le plein à 100 %. En revanche, si l’on augmente la vitesse de croisière de l’iX5 Hydrogen et que l’on roule à la vitesse d’un X5 diesel sur autoroute ouverte, l’ordinateur de bord n’indiquait plus qu’une autonomie de 314 kilomètres après avoir fait le plein. La consommation était alors plutôt de l’ordre de 1,8 à 1,9 kilogramme – et avec un maximum de six kilogrammes dans le réservoir, 300 kilomètres est une autonomie réaliste. Dans la pratique, c’est même un peu moins si l’on veut éviter de se rendre à la pompe à essence avec un réservoir vide.
Pas de grandes réserves d’autonomie
Lors de notre essai, l’ordinateur de bord a affiché une consommation moyenne de 1,4 kilogramme sur 855 kilomètres, soit une autonomie calculée de 429 kilomètres pour un plein. La BMW indique une consommation départ usine de 1,6 kilogramme sur 13 891 kilomètres, ce qui réduit l’autonomie à 375 kilomètres. Environ 400 kilomètres en moyenne, près de 500 avec un style de conduite économique et plutôt 300 avec un style de conduite sportif – ce sont des chiffres qu’une BMW iX xDrive50 à batterie peut également atteindre. Nous n’avons donc pas pu saisir cette autonomie supérieure des voitures à pile à combustible ; en fait, l’iX5 Hydrogen est comparable à ses concurrents BEV. Mais cela signifie aussi qu’il n’y a pas de grandes réserves, par exemple pour des opérations gourmandes en énergie comme le tractage d’une remorque. La charge d’une remorque n’a de toute façon pas été enregistrée pour le prototype, mais cela pourrait changer pour un modèle de série.
Comme indiqué plus haut, nous n’aurions guère été plus lents avec une iX xDrive50 sur notre parcours d’essai ; l’avantage en termes de temps du processus de ravitaillement plus court n’est pas si important sur les longs trajets. Cependant, avec une iX – similaire au Model X – nous aurions été nettement moins chers en termes de coûts énergétiques, comme le montre la facture.
Lors du premier ravitaillement au Limbourg, nous avons payé 49,55 euros pour 3,52 kg. À Bad Rappenau, nous avons fait le plein de 4,06 kg pour 72,07 euros. C’était le seul processus de ravitaillement à 17,75 euros par kilogramme. Dans les autres stations, le prix était de 16,75 euros. Sur le chemin du retour, nous avons à nouveau fait le plein dans le Limbourg, cette fois avec 4,56 kg pour 76,38 euros. Puis à nouveau à Ratingen. Là, nous avons fait le plein de 3,01 kg pour 50,42 euros.
La BMW iX xDrive50 ne serait pas plus lente, mais moins chère
Cela fait un total de 248,42 euros de frais de ravitaillement. La conversion aux 855 kilomètres que nous avons parcourus n’est pas possible car le véhicule n’a pas été rempli à 100 % au début de l’itinéraire. Nous utilisons donc la consommation moyenne : avec notre consommation d’essai de 1,4 kg/100 km, cela représenterait 23,45 euros par 100 kilomètres ou 200,50 euros pour 855 kilomètres. Avec la consommation départ usine de 1,6 kg/100 km, c’est 26,80 euros aux 100 kilomètres ou 229,14 euros pour notre parcours d’essai, si l’on prend comme base le coût de 16,75 euros par kilogramme, qui est le prix plus typique de l’hydrogène à 700 bar.
À titre de comparaison, selon spritmonitor.de, la BMW iX consomme en moyenne 23,7 kWh/100 km (à des vitesses plus élevées, une consommation d’environ 30 kWh/100 km est également possible, sans aucun doute). Avec 24 kWh/100km, même avec le prix ad hoc de Ionity, le coût pour 100 kilomètres n’est que de 16,56 euros – ou 144,59 euros pour notre itinéraire d’essai. Avec le ‘Ionity Passport Power’, le coût est de 9,36 euros par 100 kilomètres et de 92,01 euros en frais d’énergie – ce montant comprend déjà les frais mensuels de 11,99 euros. Sans cette redevance, vous obtenez 4,78 kilogrammes d’hydrogène pour 80,02 euros, ce qui est suffisant pour parcourir 341 kilomètres dans le cadre de notre test de consommation. Et non 855 kilomètres.
Par ailleurs, l’avantage supposé des voitures à pile à combustible d’être plus légères que les lourdes voitures électriques à batterie ne s’applique pas à l’iX5 Hydrogen. La carte grise indique un poids en ordre de marche de 2.570 kilogrammes et un poids brut autorisé de 3.150 kilogrammes. Il reste à voir quel serait le potentiel d’optimisation si un véhicule était systématiquement conçu comme un FCEV dès le départ et si les composants n’étaient pas tous installés dans un moteur à combustion. Ce qui est clair, en revanche, c’est qu’avec un poids en ordre de marche de 2 585 kilogrammes et un poids total en charge de 3 145 kilogrammes, une iX xDrive50 est sur le même plan, à quelques kilogrammes près. Ainsi, comme pour l’autonomie, on peut dire que la batterie peut déjà faire ce que la pile à combustible promet.
Conclusion
Pour répondre à la question posée en titre : Je ne suis pas suffisamment convaincu par l’iX5 Hydrogen pour envisager un avenir pour les voitures à hydrogène en Allemagne et en Europe (et, honnêtement, dans le reste du monde). Il y a aussi des problèmes dans le véhicule, par exemple l’espace requis pour les nombreux composants. Avec la technologie actuelle et un peu plus avancée, je ne vois pas de voiture à pile à combustible petite et abordable, comme c’est actuellement le cas pour les voitures électriques à batterie. Il faudrait faire d’énormes progrès en matière d’efficacité. D’ici là, les voitures à pile à combustible resteront aussi grandes et lourdes que les BMW. La technologie nécessite tout simplement beaucoup d’espace. Elle fonctionne, mais n’est pas adaptée à la production de masse. De plus, elle est coûteuse.
Deux points en particulier ne me convainquent pas quant à l’écosystème de l’hydrogène dans les voitures : la technologie de ravitaillement et l’infrastructure. Les lois fondamentales de la physique indiquent clairement combien de kilogrammes d’hydrogène peuvent être stockés par centimètre cube à une température spécifique et à une certaine pression (dans notre cas, 700 bars). Dans l’iX5, les deux réservoirs pressurisés prennent énormément de place. Un développement plus poussé des réservoirs permettrait peut-être de les rendre un peu moins chers et plus légers, mais il n’y a rien à faire concernant leur taille à une pression de 700 bars. Le réservoir doit être plus grand si je veux stocker plus d’hydrogène dans une voiture pour augmenter l’autonomie. Une densité énergétique plus élevée est possible avec une pression plus élevée, par exemple, mais cela exerce une plus grande pression sur les réservoirs et nécessite une infrastructure entièrement nouvelle. Il est également possible de passer à un autre type de stockage, comme l’hydrogène liquide froid à -253 degrés (sLH2), privilégié par Daimler Truck pour son camion à pile à combustible. Mais cela nécessite également une nouvelle infrastructure et pose d’autres problèmes, en particulier pour les voitures particulières.
Il y a ensuite l’infrastructure elle-même. Les stations de ravitaillement en hydrogène sont complexes, nécessitent beaucoup d’entretien et sont coûteuses (même par rapport à un parc HPC comprenant un transformateur). Fin 2023, Oliver Zipse, PDG de BMW, a déclaré que la technologie des piles à combustible était “le puzzle manquant” dans les régions où l’infrastructure de recharge pour les voitures électriques est insuffisante. Sa récente visite en Chine et au Japon l’a conforté dans cette idée. Je vois également le défi que représente l’électrification directe des voitures, des camions et des bus dans les mégapoles en plein essor de certains pays en développement dont les réseaux électriques sont déjà surchargés – ou des véhicules simplement nécessaires dans les régions reculées de Chine ou, par exemple, dans les villages des Andes péruviennes. Toutefois, je me demande si la technologie complexe des piles à combustible et des stations de ravitaillement en hydrogène dans ces régions apportera la solution alors que, même en Allemagne, les stations de ravitaillement sont parfois hors service pendant plusieurs jours pour des travaux d’entretien.
Il est également évident que les véhicules sont difficilement commercialisables au niveau de coût actuel. Toyota a pratiquement admis en novembre 2023 que la Mirai était loin d’être un succès commercial. Seuls 22 000 véhicules ont été vendus dans le monde depuis 2014, ce qui n’aurait probablement pas permis de couvrir les coûts de développement de deux générations du véhicule. Les prix actuels de l’hydrogène en Allemagne – ou même en Californie, où ils ont récemment atteint 30 dollars par kilogramme – ne sont pas exactement une publicité pour les voitures à pile à combustible. Le constructeur automobile allemand n’a pas encore révélé le coût et la taille d’un éventuel véhicule de la série BMW équipé d’une pile à combustible.
