Cet article est sponsorisé par Eaton.
Étant donné que les transports restent le secteur le plus émetteur de gaz à effet de serre, l’attention portée à l’électrification s’intensifie.
La croissance des ventes de voitures électriques a été substantielle, en hausse de 168 pour cent au premier semestre 2021 par rapport à 2020 — avec des ventes particulièrement fortes en Chine et en Europe en raison des mandats gouvernementaux et des normes d'émissions. En plus, plus d'une douzaine de pays ont annoncé des objectifs de véhicules zéro émission ou l’élimination progressive des véhicules à moteur à combustion interne au cours des deux prochaines décennies.
Cette semaine à la COP26, la décarbonisation du secteur des transports était une priorité majeure. Mais alors que le monde est sur la bonne voie pour faire des progrès dans la technologie des véhicules électriques, il reste encore un élément clé de l’effort de décarbonation à aborder : les véhicules lourds.
Les camions long-courriers et les véhicules de construction, connus pour rouler de longues heures et parcourir plusieurs centaines de kilomètres à la fois, représentent plus de 20 pour cent des émissions du transport. Et le chemin vers la décarbonation pour ces véhicules est beaucoup plus semé d’embûches, en raison de la grande quantité d’énergie électrique nécessaire pour accomplir leur travail. Là où alimenter une batterie de voiture à une station de recharge suffit pour faire fonctionner votre voiture électrique personnelle, les véhicules lourds nécessiteraient d’énormes batteries et plusieurs heures de temps de charge pour stocker plus de 50 fois cette énergie.
Même avec le dernier technologie de charge ultra-rapide, un véhicule lourd électrique ne gagnerait que deux à trois miles d’autonomie par minute de temps de charge. Pour mettre cela en perspective, le ravitaillement en carburant diesel représente 100 miles par minute. En bref, l’électrification à elle seule n’est pas la réponse à la décarbonation. Mais là où il y a de la promesse, c'est avec l'hydrogène.
Les promesses et les défis des piles à combustible à hydrogène
UN solution viable Aujourd’hui, la décarbonation des véhicules lourds longue distance passe par l’hydrogène vert. L’industrie du transport a réussi à utiliser des solutions à hydrogène pour les véhicules légers, mais il n’est pas aussi simple de faire évoluer la technologie vers les véhicules lourds.
La mise à l'échelle des piles à combustible pour les applications lourdes impose des exigences nouvelles et très différentes en termes de durée de vie, d'efficacité et de coût. Eaton propose cependant des solutions intéressantes dans chaque domaine :
1. Obtenir le bon flux d’air
Une pile à combustible est un dispositif de conversion d'énergie qui produit de l'électricité en combinant de l'hydrogène et de l'oxygène dans l'eau. Cependant, le flux précis d’oxygène dans la pile à combustible est essentiel car il contrôle la production électrique – et peut constituer un défi de taille.
C'est là qu'Eaton entre en jeu. Eaton est à l'avant-garde de la technologie des contrôleurs d'air avec ses pompes à air électriques depuis plus de 20 ans. Grâce à son expertise, Eaton est partenariat avec le Département américain de l'énergie continuer à progresser dans ce domaine.
La pompe à air est le plus gros consommateur d’électricité à l’intérieur d’une pile à combustible, avec environ 15 à 20 % de la production électrique utilisée pour alimenter la pompe. C'est pourquoi Eaton s'efforce de réduire de moitié la quantité d'électricité utilisée par le contrôleur aérien.
Atteindre ce niveau d’efficacité sans sacrifier les performances, tout en augmentant la durabilité et en maintenant un coût acceptable, est un élément clé de la stratégie du ministère de l’Énergie.Hydrogène Earthshot» visant à adapter les piles à combustible aux besoins des camions lourds et long-courriers.
2. Contrôle précis de l'hydrogène
En plus de contrôler le débit d’air, Eaton examine également le côté alimentation en hydrogène de la pile à combustible. Les systèmes d’approvisionnement en hydrogène traditionnels concilient coût et durabilité contre performances et efficacité. En introduisant l'innovation dans le circuit de l'hydrogène, l'approche d'Eaton est capable de contrôler efficacement et précisément le débit entrant dans la pile à combustible et de faire recirculer l'excédent.
En étant précis, nous évitons de gaspiller de l’hydrogène et améliorons ainsi encore davantage l’efficacité globale. Ces solutions ne concernent pas seulement les véhicules routiers lourds, mais peuvent également conduire à des progrès dans la décarbonation de la propulsion des avions.
3. Gestion de l’énergie électrique
La plupart des véhicules légers à hydrogène utilisent une petite pile à combustible pour charger une grosse batterie qui, à son tour, entraîne un moteur électrique. Ce concept fonctionne bien car les voitures ont une consommation d’énergie moyenne relativement faible et n’ont besoin d’une puissance élevée que pendant de courtes périodes. Le système électrique est également simple car la pile à combustible n’interagit pas directement avec le moteur.
Mais étendre ce concept aux camions lourds aboutirait à des batteries extrêmement volumineuses – environ cinq fois plus grandes que les batteries des voitures électriques. Pour les camions, la solution idéale est une pile à combustible qui fonctionne efficacement à tous les niveaux de puissance et utilise une batterie beaucoup plus petite uniquement pour démarrer et stocker l’énergie de freinage.
Cependant, cela présente un nouveau défi : le système électrique doit devenir beaucoup plus complexe car il doit mélanger l'énergie provenant de trois sources : la pile à combustible ; la batterie; et le moteur électrique. Il s’agit là encore d’un domaine bien connu d’Eaton, qui possède une vaste expérience des micro-réseaux dans la gestion de l’énergie électrique dans des contextes similaires. Et Eaton réapplique ce savoir-faire aux applications de véhicules à hydrogène, afin de réduire à terme le besoin de batteries.
En manipulant la production électrique par pile à combustible, la batterie plus petite et le groupe motopropulseur électrique, Easton vise à réduire la taille de la batterie d'un véhicule lourd d'un facteur de trois à cinq. Cela réduit non seulement les coûts initiaux du véhicule, mais également son poids, améliorant ainsi la capacité de transport d'un camion à pile à combustible.
Décarboner sous tous les angles
Il est clair que l’hydrogène vert jouera un rôle essentiel dans un avenir carboneutre. Il ne génère aucune émission de carbone et peut être produit à partir de sources renouvelables. Et même s’il reste encore des défis à relever, Eaton contribue à ouvrir la voie. Ces défis s'inscrivent parfaitement dans le domaine de prédilection de l'entreprise : la convergence des énergies électrique et mécanique.
Le travail d'Eaton dans ce domaine est également conforme à la mission de l'entreprise (améliorer la qualité de vie et l'environnement) et à ses projets ambitieux et fondés sur la science. Objectifs de durabilité pour 2030. Eaton s'est engagé à réduire de 3 % ses émissions de carbone de type Scope 15 provenant de ses technologies et de l'ensemble de sa chaîne de valeur d'ici 2030. Et à dépenser 3 milliards de dollars en recherche et développement pour des solutions durables dans le même délai.
L'expertise d'Eaton dans les commandes de véhicules et de groupes motopropulseurs, combinée à son expérience dans la gestion des flux de gaz et d'électricité, contribuera à développer des solutions zéro émission efficaces, fiables, sûres et rentables pour l'avenir.
Source : https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
