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9 Mythes sur la voiture à hydrogène

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9 Mythes sur la voiture à hydrogène

9 Mythes sur la voiture à hydrogène 2

La vérité sur la pile à combustible

Il y a encore plus d’ambiguïtés et de préjugés sur la propulsion à l’hydrogène que sur les voitures électriques, mais certains y voient en même temps le sauveur d’une mobilité neutre en CO2 : L’hydrogène (H2) brûle lorsque l’oxygène est proche et forme un mélange inflammable avec l’oxygène dans une large gamme (proportion H2 de 4 à 75 %) Un mélange explosif (oxyhydrogène) avec l’oxygène ne forme de l’hydrogène qu’à une proportion de 18 % Mais ce n’est pas si facile avec l’hydrogène – car l’hydrogène est 14 fois plus léger que l’air et s’évapore rapidement Il est plus difficile si l’hydrogène est pris dans une cavité bien fermée, il doit être très étroitement fermé Cependant, il est important de le refermer de manière étanche, L’hydrogène pénètre par les plus petites fissuresPar exemple, il s’échappe du réservoir sous pression d’une voiture, monte rapidement et part avant de pouvoir se mélanger à l’oxygène de l’air ambiant Des chercheurs autour de Michael Swain de l’Université de Miami l’ont démontré dès 2003 avec un test Vous avez mis le feu à deux voitures, une avec un réservoir à essence, l’autre avec un réservoir sous hydrogène Les chercheurs avaient préalablement percé un petit trou dans chacune des conduites de carburant Que s’est-il passé ? Comme prévu, les deux véhicules ont pris feu, mais il y a eu des différences dans le déroulement de l’incendie : Après 60 secondes, le moteur à essence s’est embrasé, la voiture à hydrogène est restée en grande partie indemne, car l’hydrogène a brûlé très rapidement dans un énorme jet de flamme qui s’est propagé bien au-dessus du véhicule : L’hydrogène est combustible en combinaison avec l’oxygène et au-dessus d’un certain rapport, un mélange est explosif Mais l’hydrogène est extrêmement volatil parce qu’il est si léger En pratique, il est probablement moins dangereux que d’autres carburants Dans les voitures à pile à combustible, il n’y a aucun risque particulier d’explosion Le risque d’incendie est plus grand dans les voitures équipées de réservoirs à essence ou dieselLe BMW Hydrogen 7, qui brûle de l’hydrogène dans un moteur alternatif classique, constitue un danger d’incendie, l’hydrogène a été stocké dans un réservoir à haute isolation thermique très froid (-250 degrés) liquéfié Malgré l’isolation, l’hydrogène dans le réservoir se réchauffe avec le temps et s’évapore. Pour que la pression ne devienne pas trop élevée, l’hydrogène gazeux résultant doit pouvoir s’échapper du réservoir S’il ne peut être utilisé, des pertes considérables surviennent Le réservoir à hydrogène liquide semi plein de l’hydrogène 7 vidé lorsque non utilisé dans 9 jours Cela ne serait pas un problème pour l’environnement, Les voitures à pile à combustible actuelles transportent l’hydrogène sous forme gazeuse dans des réservoirs sous pression de 700 bar, utilisés notamment pour les voitures au gaz naturel (pression jusqu’à 200 bar), Les pertes dues à l’échappement d’hydrogène sont donc aujourd’hui marginales Les pertes, en revanche, continuent de baisser lorsque la compression à la plupart des sources les place à un bon 12 pour centLa haute pression rend les réservoirs coûteux Le système de réservoirs pèse actuellement environ 125 kg et peut contenir, par exemple, dans la Mercedes GLC F-Cell 4,4 kilogrammes La consommation par 100 kilomètres est d’environ un kilogramme, de sorte que le GLC devrait pouvoir parcourir 400 kilomètres avec l’énergie de la pile à combustible, alors que dans un Tesla modèle S avec une portée similaire, la batterie pèse environ 650 kilogrammes : Christian Mohrdieck, directeur général de Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH et responsable du développement des piles à combustible au sein du groupe Daimler, les piles à combustible modernes atteignent un rendement de 83 pour cent, le véhicule total atteint un bon 50 pour cent Les voitures électriques ont un rendement de 90 pour cent Les pertes se produisent ici, surtout pendant le chargement rapide – alors le rendement peut tomber à 75 pour cent Mais, selon Prof Christian Mohrdieck, directeur de Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH et responsable du développement des piles à combustible dans le groupe Daimler, le rendement pourrait être réduit à 75% : Selon Mohrdieck, la pile à combustible a déjà un rendement environ deux fois plus élevé que celui d’un moteur à combustion, selon le mode de fonctionnement, elle peut atteindre jusqu’à 65 % Le bilan énergétique global est donc nettement meilleur
Important : La pile à combustible est un convertisseur d’énergie – elle convertit l’hydrogène en électricité, ce qui fait qu’un tel système ne peut jamais être aussi efficace qu’une batterie, qui est un dispositif de stockage d’énergie : Si l’on considère l’ensemble de la chaîne allant de la production d’hydrogène à la conversion en énergie électrique ou cinétique, le rendement de la voiture à pile à combustible n’est en fait que de 29 à 32 %, ce qui est légèrement supérieur à celui de l’essence (22 %) ou du diesel (25 %), l’efficacité de la voiture à pile à combustible “du puits à la roue” est environ 25 % supérieure à celle de la voiture à essence : En tant que moyen de stockage transportable pour de grandes quantités d’énergie, il est imbattable – en tant que moyen de stockage d’énergie stationnaire, il est encore plus performant que les batteries : plus polyvalent, plus flexible, moins cher : Même dans la production d’hydrogène à partir de sources d’énergie fossiles, l’efficacité est meilleure que celle d’un moteur à combustion Par rapport à une voiture électrique, une voiture à pile à combustible est un peu moins efficace, mais l’hydrogène convient mieux comme dispositif de stockage d’énergie transportable Et fondamentalement la discussion sur l’efficacité est théorique Parce que le bilan CO2 est plus important Et il semble bon pour une voiture à hydrogène Mais cela fait son histoireHydrogen propre, Wikipédia sait que “l’élément chimique le plus courant dans l’univers, mais pas dans la croûte terrestre”, en fait, l’exploitation des gisements d’hydrogène moléculaire sur Terre est pratiquement impossible, En principe, elle peut également être produite à partir de sources d’énergie fossiles telles que le gaz naturel, alors que la production par électrolyse est potentiellement “verte” – si le courant nécessaire est produit de manière neutre en CO2 Parce que l’électrolyse fonctionne, pour le dire simplement, en mettant un bassin d’eau sous tension Puis l’hydrogène monte à la cathode et l’oxygène est réuni à l’anode Les deux produisent à nouveau de l’électricité (et l’eau) par pile à combustible En principe, un cycle merveilleux – si le courant est produit de manière neutre en CO2 Parce que l’électrolyse présente une efficacité de 60 à 70 %, Cependant, si l’on part du principe que la production d’électricité neutre en CO2, qui est déjà à l’ordre du jour, ne joue plus un rôle décisif, la capacité de stockage et de transport est plus susceptible d’occuper le devant de la scène, car c’est surtout avec la production d’énergie alternative qu’il faut tenir compte des grands pics et accalmies, ce avec quoi les experts l’attendent, Souvent, l’énergie est également produite là où elle n’est pas nécessaire En outre, la production d’hydrogène est un stockage intermédiaire parfait, tandis que le stockage de l’électricité via des batteries est beaucoup trop coûteuxEn outre, l’hydrogène pourrait également jouer un rôle important dans la production d’acier afin de réduire le CO2 Actuellement, le coke (provenant du charbon) est utilisé comme combustible et agent réducteur dans les hauts fourneaux Les aciéries en Allemagne seulement dégagent environ 50 millions de tonnes de CO2 par an (trafic automobile 2017 : 115 millions de tonnes) Si l’on utilise de l’hydrogène à la place du coke, il n’y a pas de production de CO2 dans le processus de fabrication de l’acier lui-même Cependant, l’acier doit alors être chauffé avec plus d’énergie extérieure et l’hydrogène produit L’acier, comme l’énergie thermique, provient de sources renouvelables, le potentiel de réduction du CO2 est d’environ 100% – le secteur veut également devenir neutre en CO2 en 2050 en accord avec l’accord sur le climat de Paris Quel est le rapport avec les voitures à hydrogène ? Tout d’abord, la plupart d’entre elles sont fabriquées en acier et, deuxièmement, toute une industrie aurait alors besoin de beaucoup plus d’hydrogène que le trafic n’en aurait jamais besoin, c’est-à-dire qu’une grande quantité d’hydrogène serait probablement produite, de sorte que l’approvisionnement en voitures ne serait pas un problème.
Même la quantité d’hydrogène actuellement produite en Allemagne était suffisante pour environ 750000 voitures : Oui, L’hydrogène n’est pratiquement pas stocké dans des champs souterrains comme le pétrole par exemple Mais sa production à l’aide d’énergie électrique produite par régénération et son stockage sont prouvés et technologiquement simples La voiture à pile à combustible ne devrait pas tomber en panne à cause de celaC’est une erreur C’est une erreur Les voitures alimentées par batterie sont en effet difficiles à battre quand il s’agit de rendement du réservoir à roue (c’est-à-dire du remplissage au pilotage) Mais même avec l’hydrogène provenant du gaz naturel, le véhicule hydrogène est encore au bien-être du conducteur.Et avec le mix électrique actuel, le bilan CO2 de la voiture à pile à combustible sur toute sa durée de vie est également un peu meilleur que celui de la voiture électrique, et en termes de production, Il n’y a aucune raison pour que les véhicules à pile à combustible ne subissent pas le même développement que les voitures électriques Aujourd’hui, les véhicules à pile à combustible produisent encore 80 % plus d’émissions de CO2 qu’un moteur à combustion, mais ils permettent d’économiser environ 65 % de CO2 par rapport à un mix énergétique classique lorsqu’ils fonctionnent, Le système d’entraînement à pile à combustible, qui génère moins d’émissions que le véhicule à batterie pendant la production, mais légèrement plus d’émissions pendant la conduite, et dans lequel l’apport d’hydrogène a une influence majeure sur l’effet global, est en nombre très similaire, Chez Mercedes, par exemple, on dit que “l’optimisation de la technologie et de la production des batteries offre un grand potentiel d’économies supplémentaires : les batteries d’aujourd’hui produisent déjà environ 25 % moins de CO2 que les batteries de traction de première génération : Les batteries du futur ne produiront donc que la moitié des émissions de CO2 de la première génération et un tiers de moins que le résultat d’aujourd’hui : Globalement, malgré sa propre batterie (relativement plus petite), la voiture à pile à combustible émet au moins aussi peu de CO2 que la voiture purement électrique, mais avec de l’hydrogène, elle peut être ravitaillée en quelques minutes sans avoir à transporter de grosses et donc lourdes batteries – cette dernière permet également d’utiliser la pile à combustible dans les véhicules commerciaux, Le platine est un métal précieux coûteux, car il est nécessaire à la production en série de la pile à combustible, alors que depuis les années 80, nous utilisons le platine dans les pots catalytiques des moteurs à essence, ce qui n’est pas le cas. En fait, la Mercedes Classe B F-Cell avait encore une pile à combustible à haute teneur en platine Même aujourd’hui, le platine est toujours utilisé comme catalyseur dans la pile Avec le nouveau GLC F-CELL, Mercedes a été en mesure de réduire la quantité de platine par rapport à l’hydrogène B-Class de 90 pour cent et sera dans la prochaine étape, a promis Prof Mohrdieck, Le “seulement un peu plus que dans le convertisseur catalytique d’un moteur à essence comparable (8-10g) “Toutefois, selon Mohrdieck, beaucoup de travail de recherche est encore nécessaire pour remplacer le platine dans la pile à combustible Mais le taux de recyclage du platine dans les convertisseurs catalytiques à essence est déjà 98 pour cent valeurs similaires sont également envisageables pour la pile à combustible, d’après Mohrdieck : Le besoin en platine des voitures à pile à combustible produites en série n’est pas plus élevé que celui des voitures à pile à combustible modernes qui produisent de la vapeur d’eau à l’essence, ce qui entraîne généralement un échauffement dans l’atmosphère et est donc également appelé gaz climatique. Mais, chose surprenante, l’eau n’est guère plus rejetée que dans un moteur à pile à combustible lorsqu’il fonctionne, car l’essence consiste en hydrocarbures La vapeur d’eau est également rejetée lorsqu’elle brûle Cependant, elle a beaucoup plus de température et elle se condense plus rapidement Dans les véhicules à piles à combustible, elle est partiellement captée et réutilisée pour humidifier la pile.
La récupération de l’eau en vaut la peine pour les avions équipés d’une pile à combustible : vous pourriez éviter d’avoir à emporter environ 90 % de l’eau avec vous pour les toilettes – une option intéressante pour les camping-cars également : Le fait que de l’eau soit produite pendant le fonctionnement des voitures à pile à combustible n’est pas un problème pour l’environnement ou pour la circulation : la plupart des experts estiment actuellement le coût de construction d’une station-service à hydrogène à environ 10.000.000 euros, alors qu’en Allemagne, un réseau national compte environ 1.000 stations service : Le scandale du diesel a coûté au groupe Volkswagen environ 28 milliards d’euros à ce jour et, tout comme les voitures, les stations-service à hydrogène pourraient devenir beaucoup moins chères grâce aux économies d’échelle réalisées dans un type de production de masse (environ 400.000 euros au lieu de 10.000.000 euros actuellement) : La seule chose qui échouera, c’est la construction d’un plus grand nombre de stations-service à hydrogène en raison de la distribution de masse des voitures à pile à combustible – un problème classique de poulets et d’œufs, compte tenu des avantages indéniables, est la question : pourquoi la voiture à hydrogène ne vient (encore) ? Selon le professeur Mohrdieck, les deux sont des défis qui peuvent être résolus par la mise à l’échelle : avec des numéros à six chiffres ou plus, la production d’un véhicule à pile à combustible est possible à un coût similaire à celui d’une voiture électrique à batterie, Mohrdieck est convaincu que la production de la pile à combustible d’un rôle à l’autre de la MEA (Membrane Electrode Assembly), c’est-à-dire le composant principal de la pile, est un pas vers la réduction des coûts : “La propulsion par pile à combustible est particulièrement intéressante pour les clients qui ont besoin d’une longue autonomie quotidienne et ont accès à des stations-service à hydrogène, alors qu’une propulsion purement électrique à batterie est aujourd’hui une très bonne solution pour les véhicules en milieu urbain La Mercedes GLC F-CELL (comme hybride des deux types de propulsion) est une étape importante pour nous, même si nous ne sommes pas encore très nombreux Nous sommes très désireux de connaître les réactions de nos clients Les deux technologies sont complémentaires et très bien complémentaires : Imaginez une combinaison de modules batterie et pile à combustible modulables en fonction du scénario de mobilité et du type de véhicule dans le futur : nous ne sommes qu’au début, je pense qu’au milieu de la prochaine décennie – mais certainement après 2025 – l’importance de la pile à combustible en général et dans le secteur du transport va augmenter considérablement : “Pour qu’une technologie réussisse une percée, elle doit être attrayante pour les deux parties – le client et le fabricant : Les principaux obstacles à la distribution de masse des voitures à pile à combustible sont leur production coûteuse et le manque d’infrastructures. Ces deux choses pourraient être réalisées par la production de masse de voitures à pile à combustible, qui sont moins chères, ne sont pas en principe, mais seulement actuellement encore chères et ne doivent pas rester des produits de niche, Grâce à sa bonne capacité de stockage pour les véhicules lourds ou les longues distances, l’hydrogène offre également des avantages par rapport à la propulsion électrique à batterie tant que les économies de CO2 ne sont pas rentables en tant qu’avantage financier pour quiconque, mais si la technologie est relativement coûteuse, il faut imposer une volonté politique Si elle était d’abord produite à grande échelle, le prix tomberait à un niveau supportable