COREE DU SUD LES PROGRAMMES «HYDROGENE ET PILES A COMBUSTIBLE»

Mémento de l Hydrogène FICHE 8.7 COREE DU SUD LES PROGRAMMES «HYDROGENE ET PILES A COMBUSTIBLE» Sommaire 1. Historique 2. Les acteurs publics 3. Les applications stationnaires et routières 4. Normes et réglementation 5. La formation 6. Bibliographie 1. Historique C est en 1987 qu apparurent les premières informations concernant le développement des technologies hydrogène et piles à combustible en Corée du Sud. En 2003, le gouvernement coréen lance un programme pluriannuel et en 2008 est lancé le 3rd Basic Plan for the Development of New and Renewable Technology concentré sur six grandes technologies dont l hydrogène et les piles à combustible. 2. Les acteurs publics L ensemble des activités est actuellement réparti entre 4 ministères : - MKE (Ministry of Knowledge Economy) qui pilote la R&D sur les piles à combustible et les véhicules à pile à combustible, - MLTM (Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs) qui pilote la R&D sur la sûreté, normes et réglementations sur les véhicules à pile à combustible. Son budget est de 32 M$ sur la période 2003 2012, dont 50% sur fonds publics, - MEST (Ministry of Education, Science and Technology) qui pilote la R&D sur la production, le stockage, la distribution et l utilisation de l hydrogène. Son budget sur la période 2003 2012 est de 100 M$ dont 86 provenant de fonds publics. - MOE (Ministry of Environment) qui pilote les opérations de déploiement des véhicules propres. Le tableau de la figure 1, publié par le KETEP (Korea Energy, Technology Evaluation and Planning Agency), est l illustration de la feuille de route de la Corée actualisée en 2010. Les divers acteurs, publics et privés, de la pile à combustible en 2003 apparaissent dans le document suivant 1 : www.oecd.org/dataoecd/4/0/15938256.pdf La liste en est donnée sur la figure 2. 1 Cette liste est ancienne mais nous n'avons pas pu trouver une mise à jour. 1/12

Figure 1 - Feuille de route 2010 du KETEP Signification des sigles : Figure 2 Liste des acteurs de la pile à combustible, en Corée (2003) - KIER : Korea Institute of Energy Research - KEPRI : Korea Electric Power Research Institute - KIST : Korea Institute of Science and Technology - KERI : Korea Electrotechnology Research Institute - KRICT : Korea Research Institute of Chemical Technology - KAISYT : Korea Advanced Institute of Science and Technology Budget Le budget public affecté à la R&D sur le sujet "hydrogène et piles à combustible" est en baisse significative depuis plusieurs années. Il a été de 30,9 M$ pour l'année 2014 (source IPHE). 2/12

Association Il a été créé en 2014 une association des industriels concernés par le sujet: il s'agit du KHIA (Korean Hydrogen Industry Association). Ses missions sont les suivantes: - suivre les bilans des fournitures et des demandes - supporter la R&D et conseiller les politiques - planifier la fabrication et la distribution d'hydrogène. 3 - Les applications L essentiel des applications qui intéressent les coréens est concentré sur deux domaines : les applications stationnaires et les applications routières, même si la Corée est aussi présente dans les secteurs du portable (en technologie DMFC) et des APU (en technologie SOFC). 3.1 - Les applications stationnaires Ce domaine d applications a été divisé en 3 secteurs : - Le résidentiel de puissance 1 kwe, avec une cogénération thermique valorisée, - L industriel dans la gamme 5-100 kwe, - La production décentralisée dans la gamme 100 kwe 3 MWe. 3.1.1 Les applications résidentielles Les premiers développements ont débuté en 1996 avec le KIER (Korea Institute of Energy Research) et les premières démonstrations sur site réel ont débuté en 2006. La puissance électrique adoptée est de 1 kwe (+ 1,3 kwth) pour une unité fonctionnant en cogénération (figure 3) alimentée en gaz naturel. La seconde phase du programme de démonstration a débuté en 2010. Le KETEP avait initialement prévu l installation de 300 unités en 2011 et 500 en 2012; néanmoins l état de la mise en place, dans le cadre du Green Home Distribution Plan en 2015, était de 400 installations réalisées. Ce plan en prévoit 100 000 en 2020. Les industriels actifs sont les suivants : GS FuelCell, FuelCell Power et HyoSung. Figure 3 le système Ecogener 1 kwe (GS FuelCell Co., Ltd) 3.1.2 Les applications industrielles Des systèmes PEM de 5 kwe, alimentés en hydrogène, sont développés par plusieurs industriels comme GS FuelCell. 3/12

Des modules et des systèmes de 5 à 180 kwe en technologie SOFC sont développés par le KEPRI (Korea Electric Power Research Institute), Samsung SDI (en technologie tubulaire) et POSCO Power. 3.1.3 La production décentralisée Ce sont les technologies PAFC et MCFC qui prévalent actuellement en Corée. a) - La technologie PAFC (cf. Fiche 5.2.4). Elle a été initialement développée par l'américain UTC Power, puis par ClearEdge qui l'a ensuite cédée au coréen Doosan Heavy Industries en juillet 2014. C'est sa filiale américaine Doosan Fuel Cell America, Inc. 2 qui commercialise le produit PureCell Model 400 (cf. Fig. 4) dont une vingtaine d'exemplaires sont actuellement en service, en particulier en Corée. Figure 4 - Schéma de principe du système PureCell (400 kwe) b) - La technologie MCFC (cf. Fiche 5.2.5). Elle est portée en Corée par POSCO Energy 3 qui commercialise, sous licence, un produit conçu par l américain FuelCell Energy (FCE). Elle commercialise des unités (baptisées Direct FuelCell ) de 300 kwe, 1,4 et 2,8 MWe. Les premières unités de 300 kwe ont été installées par POSCO Energy entre 2004 et 2007 (3 modules DFC300 à Pohang, Kwangju et Séoul, les deux premiers alimentés en gaz naturel et le 3 ème en biogaz. POSCO Energy a achevé, en avril 2011, une usine d assemblage de modules et systèmes (figure 5) d une capacité de production de 100 MWe par an, elle-même équipée d une unité de 2,4 MWe. En mai 2011, FCE a annoncé que POSCO lui avait passé commande pour une puissance de 70 MWe. Cet accord a été étendu, en mars 2012, à 120 MWe. Quelques réalisations: - Une unité de 5,6 MWe à Busan, - Une unité de 60 MWe à Hwaseong alimentée en gaz naturel et biogaz, - Une unité de 11,2 MWe (4 modules DSFC 3000) mise en service en mars 2012 (la plus grosse du monde en service début 2012) à Daegu City, fonctionnant en cogénération. 2 http://www.doosanfuelcell.com/en/main.do 3 http://eng.poscoenergy.com/eng/renew/_service/main.asp 4/12

Figure 5 L'usine de POSCO Energy achevée en avril 2011 Fin 2014, la capacité installée en Corée par POSCO était de 115 MWe. Par ailleurs, des développements sont en cours en technologie SOFC. 3.2 - Les applications routières Deux domaines sont couverts par cette activité : les véhicules légers et les bus. 3.2.1 Les véhicules légers Les premiers prototypes qui sont apparus l ont été sous la marque du constructeur Hyundai. En 1998, Hyundai achète 51% du capital de Kia Motors pour former Hyundai Kia Automotive Group, premier constructeur automobile coréen En 2000, ont été successivement présentées deux versions intégrées au même châssis : l une avec un reformeur méthanol et une pile «maison» de 25 kwe et une version hydrogène hybride baptisée «Santa Fé» (cf. Fig. 6) équipée d une pile américaine IFC (International Fuel Cells devenu UTC Fuel Cells) de 75 kwe alimentée via un réservoir d hydrogène sous 350 bars. 5/12

Figure 6 Le prototype Santa Fé (2000) En 2004, ont été présentés deux nouveaux prototypes très voisins, l un sous la marque Hyundai (Tucson) et l autre sous la marque Kia (Sportage). Elles étaient toutes deux équipées d une pile américaine UTC de 80 kwe alimentée à partir d un réservoir d'hydrogène sous 350 bars. En 2007, est présenté le prototype i-blue (figure 7) équipé d une pile de 100 kw et d un réservoir 350 bars. Figure 7 Prototype i-blue (2007) En 2008, est présentée à Los Angeles la Kia Borrego (figure 8) équipée d une pile de 100 kwe et d un réservoir 700 bars. A partir de cette époque les véhicules FCV seront présentés sous la marque Hyundai-Kia. 6/12

Figure 8 Le prototype Kia Borrego (2008) Dans la période 2006-2009, une trentaine de véhicules à pile à combustible ont été construits, alimentés par 7 stations-service hydrogène. En 2010, est présentée la Tucson ix35 (figure 9) équipée d une pile de 100 kwe et d un réservoir 700 bars pour une autonomie de 650 km. Figure 9 Prototype Tucson ix35 (2010) En mars 2011, au Salon de Séoul, est présenté le concept Blue2 (figure 10) équipé d une pile de 90 kwe. 7/12

Figure 10 Prototype Blue2 (2011) En septembre 2011, le groupe Hyundai-Kia précise la répartition de leurs actions : Kia se concentre sur les véhicules électriques à batteries et Hyundai sur les véhicules hybrides «plug-in» et sur les véhicules à pile à combustible. Il est aussi annoncé, en octobre 2011, qu un véhicule FCEV ix35 a été loué par le programme européen FCH-JU, à Bruxelles. Il est à la disposition des membres du Parlement européen, des Commissaires européens et des officiels de l UE. En décembre 2012 est annoncé le début de production de l'ix35 (cf. Fig. 11) à l'usine d'ulsan avec un objectif de 5 000 véhicules d'ici 2015. Figure 11 - Le véhicule Hyundai ix35 ou Tucson (2012) 8/12

Ses principales caractéristiques sont les suivantes: - Longueur: 4,41 m - Largeur: 1,82 m - Autonomie: 588 km - Consommation: 0,96 kgh2/100 km - Vitesse max: 160 km/h - Accélération: 0 à 100 km/h en 12,5 secondes - Puissance max. de la pile: 100 kwe - hybridation avec une batterie Li-polymère de 24 kwe - stockage de 5,6 kg d'h2 sous 700 bars En juin 2013, 15 exemplaires sont livrés en Europe (Copenhague, Bruxelles...) En février 2014, Hyundai présente le concept-car Intrado (cf. Fig. 12) Figure 12 - Le concept-car Intrado (2014) En juillet 2014, il est annoncé que 75 exemplaires de l'ix35 seront livrés en Europe dans le cadre du projet FCH-JU HyFive. En octobre 2014, 6 exemplaires sont livrés en Grande-Bretagne. D'autres sont prévus dans le cadre de divers projets: HyTEC, UHK2 Mobility Project... Hyundai a informé que l'achat de ce véhicule est possible en Grande Bretagne depuis le début 2015 et en Allemagne depuis mai 2015 au prix de 55 000. Une solution de leasing est aussi possible avec un versement mensuel de 1 290 sur 4 ans. En juin 2015 il y avait 70 exemplaires en circulation en Californie aux mains de particuliers et 250 en circulation en Corée. En septembre 2015, le département de la Manche annonce l'achat de 5 exemplaires et la mise en place d'un centre d'expertise hydrogène. La capacité de production de l'ix35 était de 1 000 véhicules/an, fin 2014. 9/12

3.2.2 Les bus En parallèle du développement (2004-2009) d une technologie de pile gamme 80 kwe pour les véhicules légers, Hyundai-Kia a développé une pile gamme 200 kwe adaptée aux bus (2005-2010). En 2006, est présenté à Berlin un premier prototype (27 passagers) équipé d une pile de 160 kwe et de réservoirs 350 bars pour une autonomie de 300 km. En 2009, est présenté le FC-Bus 2ème génération Hyundai-Kia (figure 13) 28 passagers- équipé d une pile de 200 kwe hybridée avec des super-capacités et d un réservoir contenant 27,3 kg d hydrogène sous 350 bars. Figure 13 FC-Bus 2 ème génération (2009) En mars 2016, le gouvernement coréen a annoncé vouloir remplacer progressivement les 26 000 bus à gaz naturel en circulation par des bus propres électriques à hydrogène, en coopération avec Hyundai et au rythme de 2 000/an. 3.2.3 - Les stations-service La Corée (Ministère de l'environnement) s'est donné un plan ambitieux d'équipement en stationsservice à hydrogène qui est illustré sur la figure 14. 10/12

Figure 14 - Le plan d'implantation des stations-service hydrogène - Source IPHE 2014 4 4. Normes et réglementation Le tableau de la figure 15, édité par la Corée (KIST) en 2004, donne une idée de l organisation sur le sujet. Figure 15 Normes et règlements en Corée (2004) 4 http://www.iphe.net/docs/meetings/sc22/meeting/korea_sc22.pdf 11/12

5. La formation La Corée a inscrit la thématique «hydrogène et piles à combustible» dans certains cycles universitaires : - Deux universités (Chonbuk National University et Yonsei University) l ont intégrée depuis 2006 à ses cycles de formation supérieure (Master et PhD) - En 2009, une troisième université l a intégrée à son tour. 6. Bibliographie (1) IEA - 2008: https://www.iea.org/media/topics/cleanenergytechnologies/chp/profiles/korea.pdf (2) IPHE Workshop on Stationary Applications - Tokyo, 1 er mars 2011 http://www.iphe.net/events/workshops/workshop_2011-03.html (3) http://www.fuelcelltoday.com/media/1713685/fct_review_2012.pdf (4) http://hydrogenius.kyushu-u.ac.jp/cie/event/ihdf2013/pdf/2-3kim.pdf 12/12