La toute première batterie domestique à hydrogène : quel est son intérêt ?

La toute première batterie à hydrogène : quel est son intérêt ?

La start-up australienne Lavo a mis sur le marché une première batterie de stockage domestique à hydrogène. Le communiqué publié à cette occasion la présente comme moins volumineuse, plus « écologique » et comportant moins de composants prétendument « toxiques » que les traditionnelles batteries lithium-ion. Est-ce vraiment le cas ?

Faut-il encore présenter les batteries domestiques ? Elles permettent par exemple de stocker l’excédent de production de panneaux solaires ou d’une petite éolienne et de le restituer lorsque ces installations produisent trop peu d’électricité ou pas du tout. Parmi d’autres avantages elles permettent aussi de « survivre » un certain temps en cas de coupure du courant. Bien qu’aujourd’hui leur prix reste encore élevé, elles se vendent déjà régulièrement et suscitent un réel engouement. Certains les considèrent comme un élément essentiel du futur paysage énergétique.

Si la célèbre Powerwall de Tesla est souvent citée comme exemple dans les médias, plusieurs autres marques comme Sonnen, LG Chem ou Solarwatt se sont aussi fait une place sur le marché. Tous ces modèles utilisent la technologie de stockage lithium-ion (li-ion) comme nos smartphones, nos laptops ou nos voitures électriques.

La batterie à hydrogène : tout est beau !

La jeune compagnie australienne Lavo a probablement détecté elle aussi le marché potentiel, mais elle mise plutôt sur la « nouvelle énergie » à la mode : l’hydrogène. Selon le communiqué publié à l’occasion de son récent lancement sur le marché australien, cette batterie dénommée Lavo Green Energy Solar System va utiliser l’électricité produite par les panneaux solaires pour fabriquer elle-même son hydrogène par électrolyse de l’eau puis le stocker sous forme « solide » (hydrure métallique) à une pression de 30 bars, soit 30 fois la pression atmosphérique. Ce type de stockage de l’hydrogène s’appelle aussi stockage par absorption. En cas de demande de courant, la batterie Lavo va extraire l’hydrogène des hydrures et le retransformer en électricité dans une pile à combustible.

Sur le papier, tout est beau : la capacité de stockage annoncée de la batterie Lavo est de 40 kWh contre 10 à 14 kWh pour les batteries li-ion concurrentes. Sa durée de vie serait de 30 ans (au lieu de 15 pour les li-ion) et elle serait « plus compacte » à capacité de stockage équivalente. Toujours selon Lavo, elle ne contiendrait aucun « élément toxique (sic) contrairement aux batteries li-ion ».

Seul inconvénient avoué : son prix. Disponible pour l’instant uniquement en Australie, la batterie à hydrogène y est vendue à 34.750 dollars australiens soit 22.000 euros. La startup promet un tarif de 18.700 euros lors du lancement à l’international, prévu pour 2022, mais ce prix reste environ 3 fois plus cher que celui d’un Powerwall 2 par exemple.

Promesses et réalité

Malheureusement trop peu de gens comprennent cette réalité fondamentale de la physique : chaque fois qu’une forme d’énergie est transformée en une autre forme, une partie de cette énergie est « perdue » sous forme de chaleur. L’importance de cette perte détermine le rendement de la conversion. Celui des différentes batteries domestiques li-ion citées plus haut, qui stockent l’électricité sous forme chimique puis la restituent lors de la décharge, varie entre 90 et 93 %. En d’autres termes, plus de 90 % de l’électricité produite par vos panneaux photovoltaïques et stockée dans la batterie seront restitués et donc utilisables dans votre foyer.

Qu’en est-il pour la batterie à hydrogène de Lavo ? La plupart des experts admettent généralement que le rendement de l’électrolyse de l’eau pour fabriquer de l’hydrogène est d’environ 70%. Celui de la restitution d’électricité dans une pile à combustible est d’environ 50 à 60 %. Même en ne tenant pas compte du rendement du stockage de l’hydrogène gazeux à 30 bars dans des hydrures métalliques solides (pour lequel je ne dispose pas de chiffes), le rendement global de cette batterie à hydrogène est donc, au mieux, de 42 % (0,70 x 0,60) et probablement encore beaucoup moins. Conclusion : en utilisant cette forme de stockage, vous « perdez » au moins 60 % de l’électricité générée par votre installation de production. Au final la capacité réelle de stockage de cette batterie à hydrogène est donc sans doute inférieure à 15 kWh, soit l’équivalent de celle des batteries li-ion domestiques.

En ce qui concerne la « compacité » vantée par Lavo, la surface annoncée de sa batterie placée contre un mur est de 1,6 m² contre 0,86 m² pour la Powerwall 2 de Tesla. Tout est dit.

Vous avez dit « toxique » ?

Quant à l’affirmation selon laquelle la batterie à hydrogène ne contiendrait pas d’éléments « toxiques » contrairement aux batteries lithium-ion, elle relève tout simplement de la malhonnêteté intellectuelle. Il n’y a pas d’élément véritablement « toxique » dans les batteries li-ion comme il n’y a d’ailleurs aucune « terre rare » malgré les fakes news qui circulent trop souvent à ce sujet. Si certains métaux qu’elles contiennent comme le lithium ou le cobalt font l’objet de polémiques, nous avons déjà expliqué sur ce site qu’il s’agit de rumeurs infondées et malheureusement trop souvent propagées. L’eau de mer contient environ 1,8 mg de lithium par litre et aucun baigneur ni aucun poisson n’en a jamais souffert. Quant au cobalt, c’est un oligoélément dont le corps humain à besoin. Il est notamment associé à certaines protéines et surtout à la vitamine B12. En outre, ces métaux sont hermétiquement enfermés dans les batteries li-ion et ne peuvent éventuellement s’en échapper qu’en cas d’accident pouvant détruire l’enveloppe de la batterie, lesquels sont très rares.

Faut-il par contre rappeler que les piles à combustibles comme celles qui sont présentes dans ces batteries à hydrogène, contiennent du platine, l’un des métaux les plus rares dans l’écorce terrestre. Depuis qu’il est utilisé comme catalyseur, on commence à le détecter dans tous les compartiments de l’environnement et notamment dans l’atmosphère urbaine. La pluie lessive l’air et les eaux de ruissellement l’apportent aux stations d’épuration.  Selon Wikipédia, « les taux de platine augmentent jusque dans l’urine humaine et tous ses composés sont hautement toxiques ».

Risques d’explosion

Reste la question de la sécurité. Les hydrures métalliques sont très réactifs à l’air et à l’humidité. Une réaction produisant de la chaleur et de l’hydrogène peut se produire. Or l’hydrogène gazeux est la plus petite des molécules. Les risques de fuites sont donc plus importants qu’avec n’importe quel autre gaz. Il est en effet difficile de rendre complètement étanche les réservoirs et tuyauteries contenant de l’hydrogène surtout lorsque celui-ci est comprimé : ce gaz inodore et incolore peut s’échapper par des ouvertures microscopiques.

Sachez aussi que l’hydrogène est très facilement inflammable : l’énergie requise pour l’enflammer est dix fois plus faible que celle qui est nécessaire pour allumer le gaz « naturel ». De plus, lorsque l’hydrogène est comprimé et qu’une fuite a lieu, le nuage de gaz se détend fortement et il se produit ce qu’on appelle un effet Joule-Thompson inverse. L’hydrogène qui s’échappe s’échauffe, et cela peut être suffisant pour qu’il s’enflamme spontanément. Cette faible valeur de l’énergie minimale d’ignition pour le mélange hydrogène-air augmente donc considérablement le risque d’explosion.
C’est probablement ce scénario qui s’est produit en juin 2019 lors de l’explosion d’une station de distribution d’hydrogène en Norvège. Des accidents de ce type ne sont d’ailleurs pas rares dans les usines de production d’hydrogène.

En conclusion, il nous semble que si l’hydrogène est à la mode – pour des raisons qui ne sont d’ailleurs souvent pas très rationnelles – son utilisation dans une batterie domestique ne soit pas une idée géniale. Nous regrettons d’ailleurs que de nombreux confrères journalistes se soient contentés de reproduire tel quel le communiqué de Lavo et les avantages mirobolants qu’il annonce sans exercer un minimum d’esprit critique …

Et vous, seriez-vous prêts à vous procurer une batterie Lavo trois plus chère et deux fois plus volumineuse qu’une batterie domestique classique ; qui vous fait perdre plus de 60 % de l’électricité produite par vos panneaux et représente un risque d’explosion dans votre habitation ?