{"id":3369,"date":"2020-10-16T11:49:36","date_gmt":"2020-10-16T09:49:36","guid":{"rendered":"http:\/\/blogfr.privatejetfinder.com\/?p=3369"},"modified":"2024-04-24T12:58:35","modified_gmt":"2024-04-24T10:58:35","slug":"avions-hydrogene","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.privatejetfinder.com\/fr\/avions-hydrogene\/","title":{"rendered":"L\u2019hydrog\u00e8ne, combustible d\u2019avenir pour avions, camions et trains\u00a0?"},"content":{"rendered":"

L’hydrog\u00e8ne garantit une autonomie nettement sup\u00e9rieure \u00e0 la batterie, mais…<\/h2>\n
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\"Comparaison<\/p>\n<\/div>\n

L\u2019hydrog\u00e8ne, l’avion et la voiture \u00e9lectrique<\/h3>\n

Bien qu’il existe de nombreuses marques disponibles, il n’y a que deux choix pour alimenter les v\u00e9hicules ou les avions \u00e9lectriques: les piles \u00e0 combustible ou les batteries. Comme le d\u00e9montrent les recherches d’Airbus, l’hydrog\u00e8ne<\/a> peut aussi \u00eatre utilis\u00e9 pour alimenter les moteurs \u00e0 r\u00e9action des avions. L’hydrog\u00e8ne et l’\u00e9lectricit\u00e9 pour les batteries peuvent \u00eatre produits \u00e0 partir de sources renouvelables. Chaque kilogramme de poids de batterie pour augmenter l’autonomie n\u00e9cessite un poids structurel suppl\u00e9mentaire, un moteur \u00e0 couple plus \u00e9lev\u00e9, des freins plus lourds et, par cons\u00e9quent, plus de batteries pour supporter la masse suppl\u00e9mentaire. La composition du poids limite l’autonomie du v\u00e9hicule jusqu’\u00e0 ce qu’une nouvelle am\u00e9lioration dans le d\u00e9veloppement de la batterie am\u00e9liore la densit\u00e9 d’\u00e9nergie par kg. Pour les v\u00e9hicules \u00e0 pile \u00e0 hydrog\u00e8ne, la composition du poids n’est pas un probl\u00e8me. Comparaison entre hydrog\u00e8ne Comparaison du poids n\u00e9cessaire par km d’autonomie entre cellules combustibles \u00e0 hydrog\u00e8ne, en bleu, et batteries, en rose.<\/p>\n

La densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique de l’hydrog\u00e8ne est 151 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle d’une batterie Li-ion!<\/h3>\n

Le Japon a annonc\u00e9 son intention de soutenir et d’hydrog\u00e8ne et s’est engag\u00e9 \u00e0 introduire 160 stations \u00e0 hydrog\u00e8ne et 40000 v\u00e9hicules \u00e0 pile \u00e0 combustible d’ici mars 2021 (Tajitsu & Tsukimori, 2018). \u00c0 premi\u00e8re vue, l’hydrog\u00e8ne a tous les avantages pour remplacer les combustibles fossiles. \u00c9nergie hydrog\u00e8ne comprim\u00e9 par unit\u00e9 de masse de pr\u00e8s de 40 000 Wh \/ Kg. Les batteries au lithium-ion sont capables d’atteindre 260 Wh \/ Kg, soit 151 fois moins d\u2019\u00e9nergie par kg que l’hydrog\u00e8ne\u00a0! En raison de sa densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et de sa l\u00e9g\u00e8ret\u00e9, l’hydrog\u00e8ne est capable de fournir une autonomie \u00e9tendue sans ajouter de poids significatif, ce qui constitue un obstacle important \u00e0 l’int\u00e9gration dans l’industrie a\u00e9ronautique. Chaque kilogramme de poids de batterie pour augmenter l’autonomie n\u00e9cessite un poids structurel suppl\u00e9mentaire, un moteur \u00e0 couple plus \u00e9lev\u00e9, des freins plus lourds et, par cons\u00e9quent, plus de batteries pour supporter la masse suppl\u00e9mentaire. La composition du poids limite l’autonomie du v\u00e9hicule jusqu’\u00e0 ce qu’une nouvelle am\u00e9lioration dans le d\u00e9veloppement de la batterie am\u00e9liore la densit\u00e9 d’\u00e9nergie par kg. Pour les v\u00e9hicules \u00e0 pile \u00e0 hydrog\u00e8ne, la composition du poids n’est pas un probl\u00e8me. De plus, le ravitaillement en carburant du v\u00e9hicule prend beaucoup moins de temps avec de l’hydrog\u00e8ne que le rechargement des batteries.<\/p>\n

Efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des v\u00e9hicules \u00e0 pile \u00e0 combustible = 30%, contre 76 % pour les VE \u00e0 batterie<\/h4>\n
\"Comparaison
Comparaison entre hydrog\u00e8ne et batteries de Volkswagen<\/figcaption><\/figure>\n

Comme Volkswagen l’explique clairement dans l’image ci-dessus, la voiture \u00e9lectrique \u00e0 batteries est \u00e9conomiquement beaucoup plus comp\u00e9titive que la voiture \u00e0 hydrog\u00e8ne. L’hydrog\u00e8ne n\u00e9cessite plus d’\u00e9nergie pour \u00eatre produit et il se trouve g\u00e9n\u00e9ralement dans l’eau, les hydrocarbures (comme le m\u00e9thane) et d’autres mati\u00e8res organiques. Le plus grand d\u00e9fi qui emp\u00eache d’\u00eatre utilis\u00e9 comme m\u00e9canisme de stockage d’\u00e9nergie vient de pouvoir extraire efficacement les compos\u00e9s mentionn\u00e9s pr\u00e9c\u00e9demment. Un proc\u00e9d\u00e9 pour extraire l’hydrog\u00e8ne provient d’une m\u00e9thode appel\u00e9e \u00abr\u00e9action de reformage vapeur-m\u00e9thane\u00bb. Bien qu’il s’agisse de la m\u00e9thode la plus courante de production industrielle d’hydrog\u00e8ne, elle n\u00e9cessite beaucoup d’\u00e9nergie pour la chaleur, ce qui entra\u00eene une inefficacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n

Une autre m\u00e9thode pour produire de l’hydrog\u00e8ne est \u00abl’\u00e9lectrolyse\u00bb. Bien que l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire \u00e0 ce processus puisse \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par des sources renouvelables, elle n\u00e9cessite plus d’\u00e9nergie que le reformage \u00e0 la vapeur et finit par perdre 30% de l’\u00e9nergie provenant de l’apport \u00e9nerg\u00e9tique d’origine des \u00e9nergies renouvelables (Arnold, 2017). Une m\u00e9thode l\u00e9g\u00e8rement plus efficace de production d’hydrog\u00e8ne est l’\u00e9lectrolyse par \u00abmembrane d’\u00e9change de protons\u00bb (PEM) avec une perte de seulement 18% (S Badwal S Giddey F T Ciacchi, 2006).<\/p>\n

De plus, il y a plus de perte d’\u00e9nergie due au transport et au stockage de l’hydrog\u00e8ne produit. L’hydrog\u00e8ne a une faible densit\u00e9 au format gaz et liquide, donc pour atteindre une densit\u00e9 d’\u00e9nergie suffisante, nous devons augmenter sa densit\u00e9 r\u00e9elle. La m\u00e9thode la plus efficace consiste \u00e0 comprimer l’hydrog\u00e8ne \u00e0 680 atm, mais cela n\u00e9cessite environ 13% du contenu \u00e9nerg\u00e9tique total de l’hydrog\u00e8ne lui-m\u00eame (Bossel et Eliasson, 2009). Alternativement, l’hydrog\u00e8ne peut \u00eatre liqu\u00e9fi\u00e9 par cryog\u00e9nie mais avec une perte efficace de 40% (Makridis, n.d.).<\/p>\n

Apr\u00e8s la production et le stockage de l’hydrog\u00e8ne, une infrastructure d’hydrog\u00e8ne viable n\u00e9cessite que l’hydrog\u00e8ne puisse \u00eatre livr\u00e9 de l’origine de la production au point d’utilisation final. Le site de production de l’hydrog\u00e8ne peut avoir un impact significatif sur le co\u00fbt et la livraison. Une installation situ\u00e9e au centre, capable de produire de grandes quantit\u00e9s d’hydrog\u00e8ne, peut produire \u00e0 des prix plus bas, mais la livraison de l’hydrog\u00e8ne co\u00fbte plus cher car le point final d’utilisation est \u00e9loign\u00e9. Une installation de production distribu\u00e9e peut produire de l’hydrog\u00e8ne sur le lieu de la demande avec un faible co\u00fbt de livraison. Cependant, le co\u00fbt de production est plus \u00e9lev\u00e9 car le volume de production est moindre. En raison de l’infrastructure actuelle et test\u00e9e de fourniture d’\u00e9nergie par le biais de tuyaux, nous devons supposer que l’hydrog\u00e8ne serait transf\u00e9r\u00e9 par camion et par pipelines o\u00f9 les pertes d’\u00e9nergie peuvent varier de 10% \u00e0 40% (Interstate Natural Gas Association of America, 2010).<\/p>\n

Une autre raison pour laquelle l’efficacit\u00e9 est r\u00e9duite en utilisant l’hydrog\u00e8ne est l’efficacit\u00e9 de la conversion du r\u00e9servoir \u00e0 la roue. Pour les v\u00e9hicules \u00e0 hydrog\u00e8ne, l’hydrog\u00e8ne contenu dans le r\u00e9servoir doit \u00eatre reconverti en \u00e9nergie \u00e9lectrique, ce qui se fait par pile \u00e0 combustible. Selon le D\u00e9partement am\u00e9ricain de l’\u00e9nergie, la technologie des piles \u00e0 combustible a le potentiel d’atteindre 60% d’efficacit\u00e9, la majeure partie du reste de l’\u00e9nergie \u00e9tant perdue sous forme de chaleur (D\u00e9partement am\u00e9ricain de l’\u00e9nergie, 2011). Cependant, afin de clarifier ce chiffre, cet article utilisera 47% comme efficacit\u00e9 de la pile \u00e0 combustible PEM (Pellow, Emmott, Barnhart et Benson, 2015).<\/p>\n

Efficacit\u00e9 de la batterie<\/h3>\n

Les batteries au lithium-ion ont connu un d\u00e9veloppement important au cours des 20 derni\u00e8res ann\u00e9es en r\u00e9ponse \u00e0 l’augmentation des ventes de v\u00e9hicules \u00e9lectriques. La densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des batteries au lithium-ion a presque tribl\u00e9 entre les p\u00e9riodes du milieu des ann\u00e9es 1990 au milieu des ann\u00e9es 2010 (Thangavelu et Chau, 2013). Dans le cas o\u00f9 l’\u00e9nergie utilis\u00e9e pour recharger les batteries provient de sources renouvelables, nous devons consid\u00e9rer les pertes de transport vers le r\u00e9seau. En utilisant l’UE pour les pertes de transport et de distribution, la valeur moyenne est de 6% (OCDE \/ AIE, 2014). De plus, l’infrastructure de recharge a une perte d’efficacit\u00e9 de seulement 1% (M., 2014). Dans le meilleur des cas, avec des taux d’efficacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9s tout au long de la proc\u00e9dure, les v\u00e9hicules \u00e9lectriques \u00e0 batterie constituent la solution la plus efficace pour alimenter un v\u00e9hicule. Ainsi, malgr\u00e9 le fait que le v\u00e9hicule \u00e0 pile \u00e0 combustible pourrait \u00eatre en mesure d’aller plus loin avec un r\u00e9servoir plein d’hydrog\u00e8ne par rapport \u00e0 une batterie aliment\u00e9e, le co\u00fbt n\u00e9cessaire pour charger compl\u00e8tement le r\u00e9servoir est plus \u00e9lev\u00e9 en raison des pertes d’\u00e9nergie et des inefficacit\u00e9s. Le co\u00fbt au kilom\u00e8tre est un peu plus de 3 fois plus \u00e9lev\u00e9 pour l’hydrog\u00e8ne. en effet, il est des trois centimes d\u2019euros par kilom\u00e8tre pour Tesla mod\u00e8le 3 (75 kWh), est de 9,5 centimes par kilom\u00e8tre pour une Toyota Miray.<\/p>\n

Les co\u00fbts suppl\u00e9mentaires affecteront davantage le prix au kilom\u00e8tre comme le co\u00fbt de la construction de l’installation et le profit de la station d’hydrog\u00e8ne. \u00c0 l’heure actuelle, les pertes d’\u00e9nergie et les inefficacit\u00e9s mentionn\u00e9es ci-dessus stimulent le march\u00e9 o\u00f9 la majorit\u00e9 des investissements et de la recherche concernent les v\u00e9hicules \u00e9lectriques \u00e0 batterie<\/p>\n

Les voitures particuli\u00e8res conduites par des moteurs \u00e9lectriques (VE) ont une efficacit\u00e9 du r\u00e9servoir de carburant \u00e0 la roue plus \u00e9lev\u00e9e que les voitures \u00e9quip\u00e9es d’un moteur \u00e0 combustion interne, o\u00f9 environ 80 % de l\u2019\u00e9nergie du combustible est transform\u00e9 en chaleur, donc gaspill\u00e9e. Un moteur \u00e9lectrique transforme environ 85 % de l\u2019\u00e9nergie en mouvement, et seulement 15 % en chaleur. Les pr\u00e9occupations concernant la capacit\u00e9 et l’autonomie des batteries constituent une incitation technologique \u00e0 accro\u00eetre encore l’efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. Il en va de m\u00eame pour les bus et les camions \u00e9lectriques. Cependant, le rendement du moteur EV d\u00e9pend du profil de charge et des limites du syst\u00e8me, ce qui complique la fa\u00e7on dont cela est \u00e9valu\u00e9.<\/p>\n

L’hydrog\u00e8ne, choix rentable pour les v\u00e9hicules p\u00e9sant plus de 4 t, avions et trains?<\/h3>\n

Il est possible que les piles \u00e0 hydrog\u00e8ne soient mises en \u0153uvre avec succ\u00e8s dans les camions long-courriers, les trains et les ambulances qui b\u00e9n\u00e9ficieraient d’une autonomie plus longue et le d\u00e9veloppement d’infrastructures pourrait \u00eatre facilement d\u00e9ploy\u00e9 pour alimenter leurs bases. Cela est encore plus vrai pour les avions, comme le d\u00e9montre r\u00e9cemment Airbus. N\u00e9anmoins, sur la base des m\u00e9thodes actuelles de production, de stockage et de conversion de l’hydrog\u00e8ne en \u00e9lectricit\u00e9, les inefficacit\u00e9s limiteraient l’augmentation de la part du march\u00e9 automobile.<\/p>\n

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