Piles à combustible : le besoin de véhicules longue distance sans émissions, discuté par IDTechEx !

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Tous les acteurs clés de l'industrie automobile travaillent d'arrache-pied au développement et à l'utilisation de véhicules sans émissions : un changement orageux dans la technologie d'entraînement est en cours. Le nouveau rapport d'IDTechEx, "Véhicules électriques à pile à combustible 2022-2042», analyse le rôle des piles à combustible dans les véhicules routiers. Les systèmes à pile à combustible ont le potentiel d'être utilisés comme technologie pour les véhicules routiers qui doivent être sans émissions, mais où les besoins quotidiens ne peuvent pas être couverts par un simple entraînement par batterie.

Le trafic routier est un contributeur majeur aux émissions de gaz à effet de serre de tout pays. Par exemple, les voitures, les véhicules utilitaires légers, les camions et les bus sont responsables d'environ 93 % des émissions de gaz à effet de serre liées au trafic dans l'UE. Aux États-Unis, les véhicules routiers sont à l'origine d'environ 85 % des émissions du trafic intérieur. Cette forte proportion place le secteur dans le collimateur des décideurs politiques.

Il est reconnu qu'une décarbonation presque complète du transport routier est nécessaire pour que les pays atteignent leurs objectifs climatiques 2050 fixés dans l'Accord de Paris. Tout aussi importante est la prise de conscience croissante que les émissions du trafic affectent la qualité de l'air local et la santé des populations urbaines. Les grandes villes tentent de plus en plus d'interdire ou de taxer l'entrée de véhicules à moteur à combustion interne dans les centres-villes, affectant les choix technologiques pour les transports publics, les véhicules de livraison et les flottes de taxis, ainsi que les voitures privées. Des solutions sans émissions sont nécessaires pour tous les segments de véhicules sur la route, et la technologie doit être capable de gérer le cycle d'utilisation quotidien de ces applications, quelle que soit leur intensité.

Alors que les solutions électriques à batterie mènent la transition vers des entraînements sans émissions, la densité énergétique des batteries de voiture lithium-ion d'aujourd'hui signifie que l'autonomie quotidienne des véhicules électriques à batterie (VEB) dépend à la fois du poids maximum des batteries qui peuvent être transportés dans un véhicule et que l'espace disponible pour les batteries dans le véhicule est limité.

Les systèmes de pile à combustible (dans lesquels une pile à combustible à hydrogène est intégrée dans un véhicule électrique) génèrent de l'énergie électrique pour la propulsion du véhicule grâce à une réaction chimique entre l'hydrogène (qui est stocké sous haute pression dans les réservoirs du véhicule) et l'air d'admission purifié. Par rapport aux entraînements par batterie pure, les systèmes à pile à combustible peuvent avoir une densité énergétique plus élevée et donc offrir une plus grande autonomie pour le même poids.

Cet avantage, combiné à la possibilité de faire le plein d'hydrogène beaucoup plus rapidement que de recharger une grosse batterie lithium-ion, signifie que les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) offrent une flexibilité opérationnelle plus proche de celle des véhicules à moteur à combustion interne que celle des BEV. Dans certains domaines d'application, les FCEV pourraient être la seule solution viable pour une propulsion sans émission.

Les grands constructeurs tels que Toyota, Ford, Honda, GM, Hyundai, Volkswagen, Daimler et BMW ont investi des sommes importantes dans l'avancement de la technologie des piles à combustible au cours des 30 dernières années, et la technologie est disponible dans le commerce depuis 2014, lorsque Toyota a commencé la production en série de ses Mirai FCEV.

Pour les voitures particulières, cependant, ces efforts aboutissent au fait que seuls deux grands équipementiers, Toyota et Hyundai, ont des véhicules FCEV en production en 2021, et moins de 2020 10.000 FCEV ont été vendus en 2020. À titre de comparaison, les véhicules électriques à batterie, qui ont commencé à se développer en même temps que les FCEV, ont vendu plus de 3 millions de véhicules en 15.000. Les voitures FC sont une cible mouvante qu'il sera difficile de rattraper car les technologies BEV s'améliorent rapidement dans ce segment. Alors que les groupes motopropulseurs BEV craignent que les batteries doivent être remplacées pendant la durée de vie du véhicule, et qu'il y a eu plusieurs rappels liés à des incendies de batterie, les véhicules FCEV sont susceptibles de rencontrer des problèmes similaires lorsque la technologie des piles à combustible arrivera à maturité. Hyundai a annoncé en août de cette année qu'il rappellerait 2021 250.000 NEXO (tous les NEXO vendus avant juin XNUMX) pour résoudre un problème de cliquetis. Hyundai a également annoncé un programme de rachat de NEXO nécessitant le remplacement de la pile à combustible avant XNUMX XNUMX km. Le manque de qualité de Hyundai est un revers pour les défenseurs des voitures FCEV, car le NEXO représente environ la moitié des ventes de FCEV dans le monde.

L'autonomie et les avantages de ravitaillement du FCEV signifient que les applications lourdes telles que Par exemple, les camions longue distance ou les bus à kilométrage élevé, qui nécessiteraient une très grande batterie avec une architecture à batterie seule, offriront probablement de plus grandes opportunités pour la technologie des piles à combustible dans un proche avenir. Le rapport IDTechEx examine l'utilisation des véhicules à pile à combustible dans ces secteurs et examine les progrès réalisés. Hyundai, par exemple, mène des essais commerciaux en Suisse avec une flotte de 46 camions FCEV et prévoit de l'étendre à 2025 1.600 véhicules d'ici 4.000. Hyundai a également annoncé des projets de camions FCEV à venir aux États-Unis et des commandes de 150 65 camions FCEV en Chine. Les FCEV sont également déjà dans une certaine mesure représentés sur le marché des bus : en Europe, il y a plus de 3000 bus à pile à combustible en service, aux États-Unis XNUMX et en Chine plus de XNUMX XNUMX. Un carnet de commandes croissant de bus FCEV indique que la demande augmente, au moins jusqu'à une échelle pilote pour les tests.

Les véhicules électriques à pile à combustible peuvent jouer un rôle dans la réalisation des objectifs en matière de changement climatique, mais des obstacles importants restent à surmonter avant que les véhicules à pile à combustible à faibles émissions ne soient commercialement viables. Enfin et surtout, une production peu coûteuse d'hydrogène renouvelable et vert est nécessaire pour rendre le FCEV à la fois économiquement viable et pour atteindre les faibles niveaux d'émission avec lesquels la technologie est annoncée.

Le coût élevé de la production d'hydrogène vert et sa relative rareté font qu'il n'est actuellement pas économiquement viable comme carburant pour le transport. 95% de l'hydrogène produit aujourd'hui est obtenu à partir de combustibles fossiles, qui sont bon marché mais n'améliorent pas significativement l'empreinte carbone des véhicules routiers. La nécessité de construire des stations de ravitaillement en hydrogène est également un obstacle qui limite l'introduction du FCEV aux pays qui sont disposés à fournir un financement substantiel des infrastructures. De plus, l'utilisation d'hydrogène vert comme carburant est inefficace. En raison de l'inefficacité de la conversion de l'électricité renouvelable en hydrogène sous pression, puis en électricité pour alimenter le véhicule, l'électricité renouvelable est susceptible d'avoir un impact plus important sur la réduction des émissions lorsqu'elle est utilisée dans des véhicules électriques alimentés par batterie.

Le rapport IDTechEx "Véhicules électriques à pile à combustible 2022-2042« Décrit l'état actuel du développement des véhicules à pile à combustible pour les voitures particulières, les véhicules utilitaires légers, les camions et les autobus urbains. Le rapport donne un aperçu des technologies des piles à combustible, de la production d'hydrogène et du captage et stockage du carbone. IDTechEx analyse les défis techniques et économiques de l'utilisation des piles à combustible dans diverses applications de circulation routière et présente ses projections indépendantes sur 20 ans pour l'avenir des véhicules à pile à combustible sur la route, y compris les projections de ventes, la demande de piles à combustible et la valeur marchande.

Le rapport "Véhicules électriques à pile à combustible 2022-2042« Fait partie du portefeuille de recherche sur la mobilité plus large d'IDTechEx qui suit l'introduction des véhicules électriques, les tendances des batteries, l'autonomie et la demande sur terre, mer et air. Nous vous aidons à maîtriser l'avenir. En savoir plus sur www.IDTechEx.com/Research/EV .

Bien sûr, c'était loin de là!

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