Une innovation technologique de 1966 commence à susciter un intérêt croissant, plus de 50 ans après sa création. Les véhicules électriques à pile à combustible (VEC), également appelés véhicules à hydrogène, sont une alternative aux véhicules à moteur à combustion interne et présentent des avantages environnementaux significatifs par rapport aux énergies fossiles.
Les FCEV peuvent être déroutants à comprendre. Sont-ils entièrement électriques ? Brûlent-ils de l'hydrogène comme un moteur ICE brûle du gaz ? Et quels sont les avantages et les inconvénients des véhicules à pile à combustible ? Voici ce que vous devez savoir.
Propulsé par des moteurs électriques
Comme les voitures électriques dont on parle si souvent aujourd’hui, les FCEV sont équipés de moteurs électriques qui propulsent la voiture. Chaque constructeur automobile a sa propre conception pour l'emplacement du moteur électrique, et tout comme les véhicules électriques à batterie, il est possible d'équiper un moteur de traction électrique sur chaque roue motrice, que ce soit pour une traction avant, une traction arrière ou tous. -fonctionnement en traction.
Actuellement, la plupart des rares véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) en production, en développement ou à l'état de prototype privilégient l'efficacité énergétique à la puissance. Avec une quantité relativement faible d'hydrogène embarquée, les FCEV pour voitures particulières peuvent parcourir jusqu'à 1 360 km [JU2] , bien que l'autonomie moyenne se situe entre 480 et 640 km. Les camions longue distance peuvent couvrir une distance plus importante, jusqu'à environ 1 450 km.
Crée sa propre électricité
La grande différence entre les BEV et les FCEV réside dans la manière dont les moteurs électriques sont alimentés. Pour les BEV, une batterie grosse et lourde est rechargée en se connectant au réseau. Pendant que vous conduisez, la charge de la batterie s'épuise et doit être branchée à une source d'électricité pour « faire le plein ». L’un des défis d’un BEV est la quantité d’énergie nécessaire pour surmonter le poids supplémentaire de la batterie, et celle-ci peut atteindre près de 3,000 XNUMX livres dans certains cas.
Un FCEV alimente les moteurs électriques d’une manière différente. Une pile à combustible génère sa propre électricité sur demande pour propulser le véhicule via les moteurs électriques. Il utilise une combinaison d’hydrogène et d’oxygène présents dans l’air pour créer de l’électricité. Le processus est plutôt simple :
- Des réservoirs de grande capacité stockent de l’hydrogène comprimé à bord, un peu comme un réservoir de carburant stockerait de l’essence ou du diesel.
- Dans la pile à combustible, les protons d’hydrogène sont suffisamment petits pour filtrer à travers la membrane de la pile à combustible, les séparant ainsi des électrons chargés négativement.
- Les protons se combinent avec l'oxygène pour créer de l'eau pure qui est expulsée.
- Les électrons continuent de générer un courant électrique.
- L’électrique alimente le moteur électrique ainsi que les systèmes embarqués nécessaires au fonctionnement du véhicule.
Une très petite quantité d'hydrogène est nécessaire pour générer un courant électrique continu capable de faire fonctionner la voiture, ce qui signifie que le « carburant » qu'elle doit transporter ne représente qu'une fraction de la masse de la batterie d'un véhicule électrique.
Y a-t-il de l’électricité stockée dans un FCEV ?
Puisqu’un véhicule à pile à combustible crée l’énergie dont il a besoin à la demande, est-il nécessaire d’avoir une batterie pour stocker l’énergie comme le fait un véhicule électrique ? Cela dépend du fabricant. Bien que certains FCV fonctionnent uniquement avec de l'électricité à la demande, la plupart des autres disposent d'une batterie supplémentaire dans les situations de forte demande ou comme réserve d'énergie si les piles à combustible manquent d'hydrogène.
Naturellement, la batterie est beaucoup plus petite dans un FCV puisqu’elle ne constitue pas la principale source d’énergie. Vous pouvez vous attendre à ce qu’elle représente environ 5 à 10 % de la capacité et du poids d’une batterie EV typique, et elle prend beaucoup moins de place dans le châssis.
En plus de la batterie, une batterie séparée de 12 volts fait fonctionner une grande partie de la carrosserie et des systèmes de sécurité de la voiture, reflétant la conception d'un véhicule électrique. Un convertisseur DC-DC maintient la batterie de 12 volts complètement chargée. En plus d'alimenter les systèmes d'accessoires, la batterie de 12 volts est utilisée pour démarrer la voiture, déclenchant ainsi le processus de la pile à combustible.
Les voitures à hydrogène sont-elles l’avenir de la conduite automobile ?
Si la technologie des véhicules électriques à pile à combustible existe depuis les années 19, pourquoi a-t-elle mis autant de temps à se généraliser ? Pourrait-elle vraiment représenter l’avenir de l’automobile ? Il faut rappeler que les voitures électriques existent depuis avant le XIXe siècle et que ce n’est que depuis une dizaine d’années qu’elles sont devenues largement acceptées. Mais l’adoption des véhicules à pile à combustible à grande échelle reste incertaine. Plusieurs défis freinent le développement et la perception du public vis-à-vis de cette technologie.
Premièrement, il y a un problème de sécurité. Avec toute nouvelle technologie, il existe un scepticisme quant à la sécurité de l’hydrogène dans les véhicules capables de parcourir bien plus de 60 milles à l’heure. Avec l'hydrogène notamment, la catastrophe d'Hindenburg peut s'insinuer dans les esprits de certains. Cependant, malgré son inflammabilité, l'hydrogène est 16 fois plus léger que l'air. Ainsi, si les réservoirs de carburant étaient percés, le gaz se dissiperait dans l'air presque instantanément.
L’autre obstacle à surmonter est la distribution. Actuellement, il existe moins de cinq douzaines de stations de ravitaillement en hydrogène dans tout le pays, contre plus de 6,600 XNUMX stations de recharge rapide en courant continu pour les voitures électriques et bien plus encore pour les combustibles fossiles. Pour rendre l’énergie hydrogène viable, un réseau de distribution doit être développé.
Le troisième défi est de produire de l’hydrogène comme carburant. La production d'hydrogène est coûteuse, même si les chercheurs recherchent constamment des moyens de la rendre plus facile. Des avancées ont été réalisées pour séparer l’hydrogène des molécules d’oxygène présentes dans l’eau, mais le mettre à l’échelle pour en produire suffisamment pour un réseau national ou international prendra du temps et des ressources.
Conclusion
Les véhicules à pile à combustible alimentés à l’hydrogène sont des véhicules électriques qui produisent leur propre courant électrique plutôt que de stocker d’immenses quantités d’énergie dans une batterie. Ils sont innovants, efficaces et propres, mais leur adoption présente des défis. Reste à savoir s'ils deviendront un pilier des secteurs de l'automobile et des transports, mais cela pourrait résoudre certains des problèmes que présentent les BEV en termes de pénurie de matériaux et de consommation d'énergie pour produire des batteries.