HYDROGÈNE, PILES À COMBUSTIBLES ET TRANSPORT DU FUTUR

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2 HYDROGÈNE, PILES À COMBUSTIBLES ET TRANSPORT DU FUTUR Anne FALANGA Pour faire face à la croissance des besoins énergétiques mondiaux (2 à 2.5% par an), tout en évitant d'accroître le réchauffement climatique, il est nécessaire de développer de nouveaux vecteurs énergétiques non émetteurs de gaz à effet de serre. Le secteur des transports qui représente le quart des besoins énergétiques est couvert à 95% par le pétrole et est responsable d'une part importante des émissions de CO 2 (3 t/an/voiture) et autres polluants. Plusieurs voies sont envisagées pour limiter l'impact environnemental des transports: a) I'amélioration des moteurs, b) I'utilisation de blo-carburants et c) I'utilisation de l'hydrogène en tant que carburant du fait de sa forte densité massique d'énergie et de son caractère non polluant. Au niveau du développement de la filière Hydrogène et Piles à Combustible (H2- PAC) dans les transports terrestres, il convient de distinguer le cas des véhicules lourds (transport de passagers ou de marchandises) du cas des véhicules légers : Dans le domaine des véhicules lourds, six prototypes de bus équipés de piles Ballard ont aujourd'hui achevé leurs tests en service régulier à Vancouver et à Chicago. L'allemand Daimler-Chrysler, sur la base de la même technologie Ballard, prévoit de faire rouler 30 bus et d'équiper dix villes en Europe à partir de fin Le groupe Irisbus mène en parallèle trois expériences à Turin (juin 2001), Madrid (fin 2002) et Paris (début 2003). La traction des bus avec une technologie PEMFC pourrait donc voir le jour assez rapidement (entre ). Pour fiabiliser cette nouvelle filière, les efforts de recherche doivent surtout porter sur l'augmentation de la durée de vie des PAC. Les coûts acceptables pour cette application sont de 150 à 200 &/kw. Les constructeurs estiment qu'en 2010 on aboutira à des prix équivalents à ceux d'un bus classique. On peut considérer que le lancement du bus alimenté en hydrogène sous pression sur le toit du véhicule enclenchera le processus pour la voiture individuelle. Dans le domaine des véhicules légers, différents constructeurs de par le monde ont également testés plusieurs prototypes: Daimier-Chrysler avec cinq prototypes Necar (New Electric Car), alimentés soit en hydrogène soit en méthanol, General Motors, Ford, Toyota, Nissan, Mitsubishi, Honda, etc. Renault, associé à Air Liquide dans le cadre d'un programme européen, a quant à lui présenté à la mi-98 son prototype Laguna équipé d'une pile de Nora (aujourd'hui Nuvera Fuel Cells). Enfin, en juin 2001, PSA a présenté deux démonstrateurs sur la base d'un Peugeot Partner: Hydro-Gen alimenté par une pile Nuvera (hydrogène gazeux stocké dans un réservoir pouvant résister à une pression de 700 bars) et Taxi PAC alimenté par une pile H Power de 5 kw (H 2 sous 300 bars). La propulsion électrique à partir d'une pile à combustible devrait se faire en plusieurs étapes successives même si certains constructeurs annoncent l'industrialisation en masse prochainement. À titre d'exemple, le groupe PCA envisage une première application pour des véhicules électriques utilitaires alimentés

3 par de l'hydrogène stocké à bord ( ) puis des véhicules avec des réformeurs embarqués ( ) et encore plus tard (à partir de 2020) le développement massif de la filière carburant hydrogène. La technologie utilisée dans ces applications "véhicules légers" sera essentiellement de type PEMFC (I'utilisation des piles SOFC n'est cependant pas exclue pour alimenter les unités auxiliaires de bord telles que la climatisation et l'instrumentation). Leur industrialisation pour la voiture individuelle implique un effort soutenu de R&D non seulement pour augmenter les performances mais surtout diminuer les coûts: moins de 70 /kw pour une production de véhicules par an, soit un coût d'environ pour un système PAC de 60 kw (un facteur 10 doit encore être gagné par rapport à aujourd'hui pour atteindre ce coût objectif). Depuis une quinzaine d'années, le développement des piles à combustibles pour les transports terrestres a donc fait l'objet d'importants programmes de R&D qui vont jusqu'à la réalisation de prototypes de bus et de véhicules légers. Toutefois certaines performances doivent encore être améliorées comme la durée de vie et le coût qui reste un obstacle à leur commercialisation. L'effort de R&D doit donc se poursuivre et mobiliser l'ensemble des compétences des différents organismes de recherche. Il devrait permettre des ruptures technologiques tant au niveau des composants que du système. Les évolutions technologiques liées au développement de la filière H2- PAC devront impérativement prendre en compte tous les aspects de la production d'hydrogène (ex-situ sur sites industriels ou de distribution, ou in situ avec les reformeurs embarqués), de son stockage et bien entendu de la sécurité des systèmes.

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