Applications et perspectives
Grâce aux progrès incessants de cette technologie, dont les premiers développements dans le domaine spatial remontent aux années 1960, et à la baisse des prix, son utilisation croît dans de nouveaux domaines. Notamment pour alimenter des prototypes d'ordinateurs portables, de téléphones portables ou d'appareils photo ou encore de véhicules propres.
Cependant, la viabilité industrielle à grande échelle de tels systèmes se heurte au faible rendement énergétique global de l'ensemble des opérations. En effet, chaque étape (synthèse de l'hydrogène, séchage du gaz, stockage, vaporisation, rendement des réactions électrochimiques de la pile, circulation des fluides, régulation thermique, maintenance, récupération du platine, etc.) écorne un rendement global encore très décevant. Il suppose donc la disponibilité d'une source d'énergie primaire économique et inépuisable à l'échelle humaine.
D'autres voies de stockage et de transport de l'hydrogène peuvent aussi être envisagées pour réduire les pertes, comme par exemple le conditionnement solide et stable de l'hydrogène sous forme de pastilles aminées.
L'utilisation de la pile à combustible en cogénération, permettant de valoriser la production thermique de la pile, est considérée d'un point de vue environnemental et technique comme avantageuse mais demeure encore trop chère pour une utilisation courante.
Programmes de recherche et de développement
Aux Etats-Unis
Les USA développent de nombreux projets soutenus par le gouvernement, parfois présentés comme une des solutions majeures contre le réchauffement climatique.
Au Canada
L'Institut d'Innovation en Piles à Combustible du Conseil National de Recherches du Canada (IIPC-CNRC), a été créé en Septembre 2006 sur 6500 m2, en Colombie britannique (UBC), dans la grappe technologique de la région de Vancouver, pilote dans ce domaine.
Il vise à développer l'industrie de l'hydrogène et des piles à combustible au Canada. C’est une plate-forme de démonstration autant que de recherche, qui abrite aussi le Programme de Vancouver sur les véhicules à piles à combustible, ainsi que le projet d’autoroute de l'hydrogène de la Colombie britannique, épaulés par des labos consacrés à l'alimentation en hydrogène et aux technologies de piles à combustible intégrées. Le site dispose de pompes géothermiques et de moyens photovoltaïques de production d'hydrogène.
En France
L’ADEME, EDF et le CEA ont installé un RESEAU "PILE A COMBUSTIBLE le 25 juin 99 piloté par Catherine Ronge, directrice R&D d'Air Liquide et Roger Ballay, directeur adjoint de la recherche à EDF, co-animé par l'ADEME et le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) avec pour mission d’accélérer les recherches sur la pile à combustible en identifiant les verrous technologiques, en animer la communauté scientifique autour d’un pôle d'expertise susceptible de valoriser et diffuser les avancées de la recherche, de développer les partenariats public-privé une réflexion prospective sur le développement de ces technologies.
Application Automobile
Hydrogen 3 présenté en mai 2004.
Sequel voiture. La pile à hydrogène de 73 kW est alimentée par trois bouteilles à gaz bobinées composite de dihydrogène de 700 bars (2005).
prototype de voiture Hy-light fonctionnant avec une pile à hydrogène (présentation en mars 2005). La pile est alimentée par du dihydrogène provenant de trois bouteilles haute pression bobinées composite.
Projet GENEPAC (2002-2006) mené en collaboration avec le CÉA. Pile hydrogène de type PEMFC de 80 kW.
Peugeot avec la nouvelle 207
Voiture cinq places FCHV-4 et bus FCHV-US1. Ces programmes ont été présentés pour la première fois en 2001. Ils comportent une pile à hydrogène de 90 kW.
Suzuki (en collaboration avec General Motors) :
Prototype de voiture Mr Wagon FCW'. La pile à hydrogène est alimentée par du dihydrogène contenu dans des réservoirs à 700 bars.
Tucson FCEV : voiture hybride. La pile à hydrogène de 80 kW est alimentée par une bouteille à gaz bobinée composite.
Une automobile hybride est un véhicule faisant appel à plusieurs types d'énergie distincts pour se mouvoir.
On parle généralement d'automobile hybride pour désigner plus spécifiquement une engin automobile disposant de deux type de motorisation : moteur thermique et moteur électrique.
Principe de fonctionnement
Il existe un principe général de fonctionnement qui consiste à faire fonctionner soit le moteur électrique, soit le moteur thermique, soit les deux en même temps selon les modèles.
Exemple : le principe de fonctionnement de la Toyota Prius :
Lors des phases stationnaires (où le véhicule est immobile), les deux moteurs sont à l'arrêt ;
Au démarrage, c'est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu'à des vitesses plus élevées ;
Lorsque des vitesses plus élevées sont atteintes, le moteur thermique prend le relais ;
En cas de grande accélération, on observe la mise en marche des deux moteurs à la fois, qui permet d'avoir des accélérations équivalentes au moteur de même puissance, voire supérieures ;
En phase de décélération et de freinage, l'énergie cinétique est utilisée pour recharger les batteries.
Étant donnés les trois types de fonctionnement différents, le choix du régime est en général confié à l'ordinateur de bord. Toutefois, la transformation de l'énergie cinétique en énergie électrique lors des phases de freinage n'est pas disponible sur tous les véhicules hybrides ; l'achat des engins ne disposant pas de cette fonction est donc moins rentable que celui de leurs concurrents par rapport aux automobiles classiques.
Avantages et inconvénients Avantages
Ce type de motorisation diminue d'environ 20 % la consommation des véhicules et permet donc de limiter d'autant les émissions polluantes, sans avoir à sacrifier pour autant les performances ou l'autonomie, comme c'est le cas des véhicules uniquement électriques actuellement sur le marché.
Le premier véhicule de ce type à être commercialisé en grande série est le coupé 2 places Honda Insight en 1999 (jamais commercialisé en France), suivi par la Toyota Prius. Cette dernière a été désignée comme la voiture de l'année 2004. Il a été suivi de la Honda Civic IMA. Depuis, d'autres grands constructeurs automobiles ont annoncé des programmes de recherche importants dans ce domaine, notamment General Motors (qui s'associe dans ce domaine avec Mercedes), Ford, et plus récemment PSA Peugeot Citroën qui s'est associé aux britanniques Ricardo et QinetiQ pour réaliser la première voiture hybride diesel-électrique.
En France, la décision du ministre des transports, Gilles de Robien, de saluer l'apparition de ce nouveau type de motorisation et d'augmenter le crédit d'impôt pour les véhicules peu polluants a fait sensation.
Inconvénients
Les accumulateurs électrochimiques de ces véhicules n'ont pas une durée de vie aussi longue que le véhicule lui même, il faut donc changer ceux-ci une ou plusieurs fois avant le recyclage total du véhicule, ce qui entraîne un surcoût de maintenance et une obligation importante de recyclage pour le fabricant.
Critiques
Certains constructeurs ont avancé le fait que l'économie en carburant occasionnée par la technique hybride pour des véhicules à essence étant proche de celle du passage de l'essence au diesel, et qu'elle n'avait donc pas de sens sur les marchés à fort taux d'utilisation de moteurs diesel comme l'Europe. Ces mêmes détracteurs projettent donc des hybrides diesel. A titre d'exemple, on pourra comparer la quantité de CO2 rejetée par différents modèles vendus sur le marché français (données constructeur) :
Toyota Prius : 104 g/km
Citroën C4 1.6 HDI 110ch : 125 g/km
Citroën C4 1.6i 16v 110ch : 169 g/km
Deux précisions : les prototypes Hybrides HDI développés par le groupe PSA, sur la base, justement, d'une Peugeot 307 et d'une Citroën C4, et présentés à la presse en 2006 rejettent 90 grammes de CO2 par kilomètre parcouru ; d'autre part, la Citroën C4 HDI 110ch a été choisie en exemple parce qu'elle présente l'un des meilleurs rapports performances / consommation de la catégorie des compactes diesel, notamment grâce à un rapport puissance / cylindrée élevé et à un bon aérodynamisme. La plupart des berlines diesel vendues en Europe rejettent plus de 140 grammes de CO2 par kilomètre parcouru.
Enfin, d'autres critiques notent que des 4x4 hybrides restent néanmoins très énergivores comparés à des berlines... ce qui ne les empêche pas de bénéficier d'incitations fiscales dans des pays comme la France.
Selon Patrick Coroller, Directeur national Air et Transport de l'AdEME, les solutions hybrides ne sont pas pertinentes et ne tiennent pas la comparaison par rapport aux dernières générations de véhicules purement électriques utilisant des batteries à haute capacité de stockage (allocution Dijon 4 mai 2006 - journée EDF) Les solutions d'hybride Essence et à plus forte raison Diesel ne seront pas adaptées aux marchés des prochaines décennies et sur un plan environnemental, seule la voie de l'hybride plug-in mérite un soutien à condition de maintenir une origine très majoritairement non fossile de l'électricité (cf diffusion des réacteurs EPR)
L'on peut cependant noter le très mauvais rendement énergétique d'une solution purement électrique et, les importants problèmes de recyclage des batteries...ce qui tend à invalider cette déclaration...
Exemples Voitures hybrides de série
Les deux principales voitures hybrides de série sont la Toyota Prius et la Honda Civic Hybrid (dont la version précédente s'appelait Honda Civic IMA). Le modèle de Toyota est à la fois le précurseur, le modèle le plus vendu et le symbole de la catégorie des véhicules hybrides, c'est un modèle développé spécialement pour la technologie hybride. A la différence la Civic Hybrid, est une adaptation de la berline Civic du constructeur Honda.
Annexe
Type de moteur le plus répandu au monde.
Le terme "moteur à explosion" n’est pas juste car il n’y a pas d’explosion, il faudrait le qualifier de "moteur à déflagration" ou "moteur à combustion interne". Ce type de moteur est le plus utilisé de nos jours et existe en différentes configurations :
Présent dans la plupart des véhicules et tend à être obsolète avec les recherches expérimentales
Nous avons décidé de ne pas parler des énergies électriques |
