Chaque fois que vous mettez de l'essence dans votre voiture, vous épuisez très légèrement l'approvisionnement mondial en combustibles fossiles . Ces carburants, qui comprennent le pétrole et charbon , sont les restes condensés d'organismes vivants de la préhistoire. L'approvisionnement en ces carburants est limité et finira par s'épuiser. Pire encore, une grande partie de cet approvisionnement en pétrole est contrôlée par quelques nations dotées d'une abondance de pétrole et ces nations peuvent dicter à la fois l'approvisionnement en pétrole et son prix. De plus, la dépendance aux combustibles fossiles d'une nation comme les États-Unis complique davantage les questions déjà complexes de relations étrangères et de sécurité nationale. Les combustibles fossiles ont satisfait une grande partie des besoins énergétiques mondiaux pendant plusieurs siècles, mais il y a une limite à la durée pendant laquelle ils peuvent continuer à le faire à l'avenir.
L'univers dans lequel nous vivons est composé d'environ 75% d'hydrogène, bien qu'il y ait étonnamment peu d'hydrogène pur ici à la surface de la Terre. Le gaz hydrogène existe généralement sous forme de H2 molécules dans lesquelles deux atomes d'hydrogène sont liés. Parce que H2 Les molécules sont si légères que l'hydrogène gazeux non confiné peut facilement flotter au sommet de l'atmosphère terrestre et peut même s'échapper dans l'espace. La majeure partie de l'hydrogène au niveau du sol est liée sous forme moléculaire à d'autres éléments - dans l'eau, par exemple, où l'hydrogène est combiné à l'oxygène pour former H2 O molécules.
Il existe plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour produire de l'hydrogène pur à partir de molécules contenant de l'hydrogène. L'hydrogène peut être extrait du gaz naturel (de loin la méthode la plus courante), il peut être extrait de l'eau par électrolyse ou il peut être produit biologiquement à partir d'algues ou de certains types de bactéries. Certaines des méthodes les plus prometteuses de production d'hydrogène font encore l'objet de recherches, tandis que d'autres, comme l'extraction du gaz naturel, sont couramment utilisées.
En 1970, le chimiste John Bockris a inventé le terme économie de l'hydrogène faire référence à un avenir dans lequel tous les véhicules utiliseraient l'hydrogène comme carburant. Une étape importante dans cette direction a été le développement d'un dispositif appelé pile à combustible , qui produit de l'électricité à partir d'hydrogène. Les principaux constructeurs automobiles ont déjà produit des concept-cars alimentés par des piles à combustible, le Volkswagen Tiguan HyMotion et le Chevrolet Equinox Fuel Cell SUV en sont deux exemples, et au moins un modèle de production de piles à combustible à hydrogène est déjà disponible en Californie, la Honda FCX Clarity.
Contenu
L'un des avantages les plus importants d'une économie de l'hydrogène est que les piles à combustible ne sont pas polluantes. Aucune émission de carbone n'est produite lorsque l'électricité est générée dans une pile à combustible. Une pile à combustible à hydrogène produit deux sous-produits :de la chaleur et de l'eau. Si chaque véhicule sur la route était alimenté par une pile à combustible à hydrogène, les nuages de smog familiers qui pèsent sur de nombreuses villes américaines, dont la plupart proviennent des gaz d'échappement des véhicules, disparaîtraient en grande partie. Selon l'Environmental Protection Agency, la moitié des Américains vivent dans des zones où la pollution est suffisante pour produire un effet négatif sur la santé humaine. La réduction du smog serait donc un avantage significatif.
Les moteurs à combustion interne, qui brûlent des carburants dérivés de l'élément carbone , produisent plusieurs sous-produits, principalement du dioxyde de carbone , eau , et les minuscules particules de matière que nous appelons suie . La suie, lorsqu'elle est éjectée dans l'air respiré par les humains, peut provoquer de l'asthme, un cancer du poumon et d'autres maladies. En outre, la plupart des scientifiques pensent que l'augmentation des quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère contribue au réchauffement climatique, ce qui pourrait éventuellement provoquer des changements climatiques dommageables sur une grande partie de notre planète.
Le passage des moteurs à combustion interne à des sources de carburant non polluantes telles que l'hydrogène sera important pour réduire ces problèmes au 21 er siècle. Mais avec plus de 130 millions de véhicules à essence en circulation aujourd'hui, il est peu probable que les voitures à pile à combustible fassent une différence suffisante dans un proche avenir pour produire des améliorations environnementales significatives. On estime que les premières voitures à pile à combustible coûteront au moins 100 000 $, ce qui les mettra hors de portée du conducteur ordinaire. Un autre point à souligner est que l'infrastructure nécessaire pour rendre ces voitures pratiques, y compris les usines de production d'hydrogène et les stations de ravitaillement, n'est pas encore disponible. Certains observateurs pensent qu'à court terme, les changements environnementaux passeront par l'utilisation combinée des voitures à hydrogène et d'autres types de véhicules, y compris les voitures électriques à batterie et les voitures utilisant d'autres formes de carburant alternatives.
La pollution atmosphérique existante ne va pas disparaître de sitôt. La suie se dépose de l'atmosphère en quelques semaines ou quelques mois, mais le dioxyde de carbone reste beaucoup plus longtemps. Même si toutes les sources d'émissions de carbone étaient éliminées aujourd'hui, il faudrait encore des décennies pour que les niveaux de carbone atmosphérique reviennent à la normale. De plus, les automobiles ne sont qu'une des sources d'émissions de carbone. D'autres, comme les centrales électriques au charbon, devraient également être considérablement réduites afin d'empêcher le réchauffement climatique.
Efficacité de l'hydrogèneUn autre avantage majeur d'une pile à hydrogène est son efficacité. Un moteur à combustion interne utilise moins de 20 % de l'énergie chimique de l'essence, ce qui en fait un processus relativement inefficace. Une pile à combustible, en revanche, est considérablement plus efficace, utilisant environ 60 % de l'énergie disponible dans l'hydrogène.
Plus de la moitié du pétrole utilisé aux États-Unis est importé d'autres pays. Cela a un impact significatif sur l'économie des États-Unis. Les deux tiers de ce pétrole importé sont utilisés pour le transport. Parce que tant de pétrole provient de l'extérieur des États-Unis, les changements de prix et d'approvisionnement sont en grande partie hors de notre contrôle. Une grande partie du pétrole provient de régions politiquement instables du Moyen-Orient. Les tentatives pour libérer les États-Unis de la dépendance vis-à-vis du pétrole du Moyen-Orient remontent aux années 1970 ; cependant, la quantité de pétrole importé a en fait augmenté depuis lors. En outre, l'inquiétude suscitée par la dépendance pétrolière des États-Unis s'est encore accrue à la suite des événements terroristes du 11 septembre 2001.
Un autre problème lié à notre dépendance au pétrole est que la hausse des prix du pétrole a un effet sur l'ensemble de l'économie américaine, augmentant le prix de presque tous les produits qui utilisent du pétrole dans sa fabrication ou qui nécessitent du pétrole pour atteindre le marché. Les prix du pétrole ont fortement augmenté ces dernières années, le prix de l'essence et du diesel oscillant entre 4 $ et 5 $ le gallon tout au long de l'année 2008.
L'hydrogène sera-t-il moins cher que l'essence ? Le Département américain de l'énergie estime que les piles à combustible de génération actuelle produisent de l'électricité à un prix d'environ 225 $ par kilowatt. Malheureusement, les prix devront baisser à environ 30 dollars le kilowatt avant que l'hydrogène ne soit compétitif avec l'essence comme carburant; cependant, le Conseil national de recherches prédit que le coût de l'hydrogène lui-même, mesuré sur une base par mile, pourrait bientôt être jusqu'à 50 % inférieur au coût actuel de l'essence. Évidemment, cet avantage continuera d'augmenter régulièrement à mesure que le prix de l'essence augmentera. L'efficacité avec laquelle l'hydrogène est converti en électricité lui confère également un avantage substantiel.
Les véhicules à hydrogène peuvent-ils aider à briser notre dépendance au pétrole ? Les véhicules à hydrogène contribueront à réduire cette dépendance, mais il faudra probablement des décennies avant que suffisamment de véhicules à hydrogène soient utilisés quotidiennement pour faire une différence significative sur les importations de pétrole. À long terme, cependant, l'impact des voitures à hydrogène pourrait être considérable.
Les voitures à hydrogène ne sont pas seulement les voitures du futur :plusieurs véhicules à pile à combustible (ou FCV) sont actuellement en circulation :
Si l'économie de l'hydrogène doit offrir aux États-Unis un avenir sans pollution et sans dépendance vis-à-vis du pétrole étranger, elle doit être durable. C'est-à-dire qu'il doit être capable de suivre la croissance démographique accrue, l'utilisation accrue de technologies gourmandes en énergie, les changements politiques et les changements d'attitude des gens envers l'environnement et le bien-être des générations futures. Il a été estimé que les besoins énergétiques mondiaux doubleront d'ici 2050. Il est peu probable que la diminution rapide des approvisionnements en combustibles fossiles puisse répondre à cette demande, de nouvelles ressources énergétiques seront donc cruciales.
L'un des principaux obstacles à une économie durable de l'hydrogène est que les méthodes actuellement utilisées pour extraire l'hydrogène de molécules plus grosses reposent sur l'électricité - et que l'électricité est générée en grande partie par des méthodes qui créent de la pollution. Si l'extraction d'hydrogène est réalisée à partir de l'électricité d'une centrale électrique au charbon, peu importe que la pile à combustible ne pollue pas car la pollution s'est produite lors de l'extraction de l'hydrogène. Si l'hydrogène doit être une véritable source d'énergie non polluante, l'électricité utilisée pour extraire l'hydrogène devra être produite par une méthode non polluante telle que l'énergie solaire. À l'heure actuelle, ce n'est généralement pas le cas, donc une économie de l'hydrogène véritablement durable nécessitera des changements substantiels dans la production d'électricité.
Le stockage est également un problème. Le carburant hydrogène est stocké sous forme liquide comprimée et au fil du temps, une partie s'échappe par évaporation. Si une voiture à hydrogène ne roule pas régulièrement, les pertes par évaporation augmenteront considérablement la dépense globale de carburant. Et la compression de l'hydrogène liquide à un volume pouvant être transporté dans une voiture nécessite également beaucoup d'énergie, et cette énergie peut avoir été générée à l'aide de méthodes polluantes.
Certains experts pensent que des améliorations dans la production et le stockage de l'hydrogène conduiront à une économie durable de l'hydrogène dans 15 à 30 ans. Cependant, l'idée d'une économie de l'hydrogène a ses opposants, dont beaucoup pensent qu'une telle économie ne pourra jamais être durable et que nos ressources seraient mieux utilisées en explorant d'autres formes de production d'énergie. Il faudra peut-être des années avant que l'on sache si l'hydrogène est vraiment le carburant du futur.
Articles connexes sur HowStuffWorks
Plus de liens intéressants
Origine
