La bataille des véhicules électriques : l’hydrogène pourrait-il gagner ? – BRINK – Conversations et aperçus sur les affaires mondiales

Alors que l’avenir de l’énergie automobile s’éloigne du moteur à combustion interne vers la technologie des véhicules électriques, l’industrie a désormais deux options : les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV), qui sont des véhicules qui utilisent l’hydrogène comme source de carburant, et les véhicules électriques à batterie (BEV). ). ), qui sont des véhicules qui dépendent uniquement de l’alimentation par batterie ou de l’électricité.

Selon un récent Présentation de l’intelligence de PreScouter, en l’absence d’infrastructure pour activer les FCEV, les BEV restent l’option la plus attrayante aujourd’hui. Cependant, cela pourrait changer au cours des cinq à dix prochaines années à mesure que les investissements dans la production d’hydrogène et les infrastructures augmenteront, poussant potentiellement les FCEV à surpasser les BEV dans certains segments et à devenir l’alternative la plus durable.

Les chercheurs de PreScouter ont basé leur analyse sur les connaissances d’expert du Dr Bostjan Hari, ingénieur en systèmes de batteries, à travers un examen concis des opportunités techniques et commerciales imminentes pour les FCEV, en plus de mettre en évidence 11 avancées technologiques dans le domaine des fabricants de FCEV.

Comment fonctionne un FCEV ?

Les FCEV sont des véhicules électriques qui tirent leur énergie d’une pile à hydrogène au lieu d’une batterie. Un système de pile à combustible est au cœur d’un FCEV. L’électricité est produite par les réactions électrochimiques entre l’hydrogène et l’oxygène alimentant les réservoirs d’hydrogène FCEV. Seule de l’eau distillée pure est produite comme sous-produit. Les FCEV utilisent cette électricité pour la traction et nécessitent la batterie pour des opérations auxiliaires telles que le démarrage ou le stockage de l’énergie acquise par le freinage régénératif.

La principale distinction entre les FCEV et les BEV est la source d’énergie. Les FCEV, contrairement aux BEV, reposent sur l’énergie stockée dans les piles à combustible du véhicule, qui présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux batteries. Tant que du carburant est disponible pour alimenter la pile à combustible, celle-ci peut générer de l’énergie. C’est l’un des avantages les plus importants des piles à combustible.

Une automobile électrique typique peut être complètement chargée en un peu plus de six heures, alors qu’un FCEV peut être ravitaillé en cinq minutes et avoir une autonomie de plus de 350 miles. Une petite quantité d’hydrogène peut aller très loin. La production d’hydrogène est un processus chimique économe en énergie qui donne des piles à combustible avec un avantage de performance de deux à trois fois par rapport aux moteurs à combustion interne. Les utilisateurs pourront voyager aussi loin qu’ils le font aujourd’hui avec seulement un tiers du carburant.

Comment les FECV et les BEV se comparent-ils en matière de respect de l’environnement ?

Les FCEV sont également la meilleure option en termes d’impact environnemental, car les piles à combustible peuvent être un système énergétique 100% renouvelable et respectueux de l’environnement. En l’absence de systèmes de recyclage adéquats, les batteries lithium-ion utilisées dans les BEV devraient provoquer une grave crise environnementale lorsqu’elles atteindront la fin de leur durée de vie utile.

Pendant la conduite, la voiture émet de la vapeur d’eau pure et filtre les poussières ultrafines de l’atmosphère. Cette caractéristique fondamentale du FCEV a beaucoup attiré l’attention du public en tant qu’avenir de la mobilité écologique. Cette technologie peut avoir un impact énorme sur notre mode de vie en termes de durabilité en raison de l’abondance d’hydrogène sur Terre et du processus de production lui-même très respectueux de l’environnement.

Dans l’ensemble, les FCEV sont plus propres que les BEV et les véhicules à combustion interne, avec une marge d’amélioration supplémentaire à mesure que la génération et la distribution d’hydrogène progressent. La production de FCEV est également plus propre que la production de BEV en raison de moins de besoins en matières premières par rapport à l’extraction minière de BEV et de la consommation de métaux lourds tels que le lithium et le cobalt. Les FCEV sont également plus faciles (et moins chers) à recycler que les BEV.

Quel est le statut du marché mondial des FCEV ?

Le déploiement mondial du FCEV s’est principalement concentré sur les voitures particulières légères. Cependant, la répartition géographique des VEGF varie considérablement. La Corée, les États-Unis et le Japon se sont concentrés sur les voitures particulières, avec un petit nombre d’autobus et de véhicules utilitaires.

En revanche, avec ses politiques de bus à pile à combustible et de véhicules utilitaires, la Chine domine aujourd’hui les stocks mondiaux sur ces segments. Cette tendance devrait se poursuivre, car la politique chinoise de subvention des voitures à pile à combustible pour 2020 se concentre sur l’utilisation de piles à combustible dans les véhicules utilitaires moyens et lourds. La Chine s’est fixé pour objectif d’utiliser plus de un million de FCEV à des fins commerciales d’ici 2030.

Il y aura plus de bus et de camions à pile à combustible en Europe dans un avenir proche. Plus d’un millier de bus sont prévus au cours de la prochaine décennie. la Port de Rotterdam et Air Liquide ont développé une initiative visant à déployer 1 000 camions à pile à combustible d’ici 2025, et un appel conjoint signé par plus de 60 partenaires industriels vise jusqu’à 100 000 camions d’ici 2030. AIE prévoit que la fabrication de piles à combustible pourrait produire six millions de FCEV d’ici 2030, répondant à environ 40 % des besoins du « scénario zéro émission nette d’ici 2050 ».

Réglementations techniques mondiales sont continuellement mis à jour pour assurer la sécurité globale du FCEV. Les normes internationales sont utilisées pour élaborer des réglementations et des lois de sécurité localisées pour les FCEV. Ils intègrent généralement des exigences de sécurité électrique et hydrogène.

Les réservoirs d’hydrogène sont volumineux dans les véhicules

Étant donné que l’hydrogène a une faible densité d’énergie volumétrique, stocker suffisamment à bord pose des problèmes de poids, de volume, de cinétique, de sécurité et de coût. L’hydrogène ne peut être stocké que sous haute pression, à des températures extrêmement basses sous forme liquide ou dans des systèmes à hydrure métallique pour maximiser la densité d’énergie volumétrique.

L’hydrogène comprimé est la méthode la plus utilisée pour stocker l’hydrogène dans les voitures. Les réservoirs à hydrogène comprimé des FCEV passagers sont encombrants et prennent beaucoup de place. C’est un défaut de la génération actuelle de voitures électriques alimentées par des piles à hydrogène. Des hydrures d’hydrogène métallique ou non métallique pourraient être utilisés à l’avenir en remplacement des réservoirs d’hydrogène lourds. Cela commence tout juste à prendre forme, l’évaporation de l’hydrogène restant un problème technique clé à surmonter.

Honda et Nissan ont choisi un réservoir sous pression de 350 bars (5 000 psi), tandis que Toyota utilise des réservoirs de 700 bars (10 000 psi). Bien que les réservoirs composites de 10 000 psi aient été conçus pour être assez sûrs, comme l’exigent diverses exigences réglementaires, le public est préoccupé par leur sécurité. De plus, les proportions du réservoir nécessitent plus d’espace que les réservoirs pétroliers traditionnels.

Les FCEV ne seront commercialement viables que si les acheteurs sont convaincus qu’ils pourront accéder facilement aux stations de ravitaillement. Ainsi, l’adoption des véhicules à pile à combustible devrait être complétée par une infrastructure habilitante. Selon H2Tools, à la fin de 2021, il y avait plus de 492 stations de ravitaillement en hydrogène en service dans le monde. Le Japon comptait environ 141 stations, suivi de la Corée du Sud (112) et de l’Allemagne (91).

la GM Electrovan était la première voiture de tourisme à pile à combustible développée par General Motors en 1966. Le projet a été abandonné en raison du coût élevé, de la difficulté et de la rareté de l’approvisionnement en carburant. Les encore actifs Partenariat californien sur les piles à combustible a été créé en 1999 pour faciliter les tests et le développement des FCEV aux États-Unis. Il a inclus des représentants de la majorité des grands constructeurs automobiles à divers moments, bien que seuls trois d’entre eux aient mis sur le marché des véhicules à pile à combustible jusqu’à présent.

De nombreux constructeurs automobiles vendent ou louent actuellement des FCEV, mais la technologie est encore nouvelle. Honda, Hyundai et Toyota ne sont que quelques-unes des entreprises figurant en tête de liste. However, automakers are dedicated to growing both hydrogen fueling stations and hydrogen-powered vehicles, so more FCEVs are on the way, but while all of today’s fuel cell vehicles are considered mass-market production vehicles, none are now available outside of California in the États-Unis. Beaucoup d’entre eux n’étaient disponibles qu’en nombre limité, et les Honda n’ont jamais été vendues, seulement louées, depuis leurs débuts.

Les piles à combustible à hydrogène peuvent-elles devenir la technologie de choix pour les véhicules électriques ?

Plusieurs études, dont une par Laboratoire National d’Argonne, ont démontré que la création et l’utilisation d’hydrogène pour les véhicules à pile à combustible sont plus respectueuses de l’environnement que l’utilisation de l’électricité du réseau pour alimenter les véhicules électriques à batterie. L’hydrogène pourrait être créé en utilisant l’énergie éolienne et solaire, ou en décomposant les matières végétales ; cependant, ces processus prennent plus de temps et coûtent plus cher.

“Rien qui en vaut la peine n’est facile”, comme l’a dit un jour le président Roosevelt. La commercialisation des FCEV sur le marché évolue actuellement à un rythme modéré.

Alors, qui va gagner la bataille des VE ? La réponse : les technologies de batterie et de pile à combustible coexisteront à l’avenir en raison de leurs similitudes évidentes, les BEV étant plus appropriés pour les véhicules à courte portée et les petits véhicules, et les FCEV le meilleur choix pour les véhicules de moyenne à grande et longue portée.