Entre 2022 et 2023, le nombre de vรฉhicules รฉlectriques ร pile ร combustible fonctionnant ร l’hydrogรจne a diminuรฉ, passant de 20 704 ร 14 451. Une baisse annuelle n’est pas suffisante pour รฉtablir une tendance dans l’intรฉrรชt des consommateurs pour les vรฉhicules ร hydrogรจne. Mais il y a des discussions de part et d’autre. Si les avantages d’un vรฉhicule ร hydrogรจne sont nombreux, les discussions sur la sรฉcuritรฉ d’un vรฉhicule ร hydrogรจne sont รฉgalement nombreuses. Dans les sections suivantes, nous examinerons ces deux aspects des vรฉhicules ร hydrogรจne.
Le caractรจre unique des vรฉhicules ร hydrogรจne
Bien qu’il s’agisse d’un vรฉhicule รฉlectrique, les vรฉhicules ร hydrogรจne n’ont pas besoin de batteries intรฉgrรฉes. Ils ont leur centrale รฉlectrique ร bord, capable de convertir l’hydrogรจne du rรฉservoir en รฉlectricitรฉ. Les voitures ร hydrogรจne ne produisent aucune รฉmission locale.
Cependant, le plus grand avantage qu’elles ont ร offrir – jusqu’ร prรฉsent – est la briรจvetรฉ du temps de ravitaillement. Contrairement aux autres vรฉhicules รฉlectriques, la recharge des vรฉhicules ร hydrogรจne n’est pas fonction du modรจle et de l’infrastructure du vรฉhicule. La batterie a une longue durรฉe de stockage et son autonomie ne dรฉpend pas de la tempรฉrature extรฉrieure, ce qui รฉlimine le risque de dรฉtรฉrioration par temps froid.
L’hydrogรจne est รฉgalement un moyen trรจs efficace de stocker et de transporter l’รฉnergie renouvelable, et son adoption contribue ร rรฉduire les coรปts ร long terme.
Si tout le monde peut profiter des avantages de l’hydrogรจne, certaines รฉtudes mettent en รฉvidence les risques et les dommages potentiels qu’il prรฉsente. Aujourd’hui, nous allons nous pencher sur le cas d’une รฉquipe de l’Universitรฉ technique de Graz qui a analysรฉ les risques et les dommages potentiels des vรฉhicules ร hydrogรจne dans les tunnels. L’รฉtude a รฉgalement formulรฉ quelques recommandations.
Risques et dommages potentiels des vรฉhicules ร hydrogรจne : Comment minimiser les risques
Dans le cadre de son projet HyTRA, l’universitรฉ de technologie de Graz a รฉtudiรฉ plusieurs aspects qui pourraient s’avรฉrer risquรฉs. L’รฉtude a รฉvaluรฉ les types d’incidents possibles, les dangers pour les personnes et la structure du tunnel, et a recommandรฉ des mesures ร prendre pour minimiser ces risques.
Bien que les chercheurs aient dรฉterminรฉ que la probabilitรฉ d’accidents impliquant des vรฉhicules ร hydrogรจne dans un tunnel est faible, la densitรฉ รฉnergรฉtique รฉlevรฉe de l’hydrogรจne et sa pression de stockage importante font de ces FCEV alimentรฉs ร l’hydrogรจne un risque significatif de dommages importants.
Le stockage de l’hydrogรจne dans les rรฉservoirs des voitures ร une pression de 700 bars pourrait entraรฎner la libรฉration rapide d’une grande quantitรฉ d’รฉnergie. S’il s’enflamme, l’hydrogรจne peut brรปler ร des tempรฉratures supรฉrieures ร 2000 degrรฉs Celsius. Les fabricants conรงoivent les rรฉservoirs de carburant de maniรจre ร ce qu’ils soient robustes et bien protรฉgรฉs contre les chocs mรฉcaniques ; cependant, ils ne sont pas ร la hauteur dans des situations telles que les collisions par l’arriรจre avec de gros camions.
En gros, trois scรฉnarios dangereux peuvent rรฉsulter d’une telle collision.
Dans le premier cas, le dispositif de dรฉcompression thermique (TPRD) peut se dรฉclencher lorsque la pression augmente en raison d’un impact thermique, libรฉrant l’hydrogรจne du rรฉservoir dans un jet contrรดlรฉ. Ce mรฉcanisme permet de maintenir la pression ร un niveau sรปr, empรชchant ainsi la rupture du rรฉservoir. Il peut toutefois constituer un danger si l’hydrogรจne libรฉrรฉ se mรฉlange ร l’air et s’enflamme. La zone de danger reste nรฉanmoins confinรฉe.
Ce scรฉnario s’aggrave en cas de dรฉfaillance du dispositif de dรฉcharge de la pression thermique, ce qui peut entraรฎner l’explosion du rรฉservoir. L’onde de choc qui en rรฉsulterait pourrait se propager ร l’ensemble du canal. Le risque de dรฉcรจs s’รฉtendrait jusqu’ร environ 30 mรจtres, tandis que la probabilitรฉ de blessures internes graves s’รฉtendrait jusqu’ร 300 mรจtres. Plus loin, il existe toujours un risque de rupture des tympans.
Dans le troisiรจme scรฉnario, le moins probable de tous, l’hydrogรจne est d’abord libรฉrรฉ sans s’enflammer. รtant l’รฉlรฉment le plus lรฉger du tableau pรฉriodique, le gaz s’รฉlรจve et s’accumule sous forme de nuage sous le plafond du tunnel. Si une source d’inflammation, telle que des lampes chaudes ou une impulsion รฉlectrique, est prรฉsente, elle peut dรฉclencher une explosion du nuage d’hydrogรจne, gรฉnรฉrant une onde de souffle importante.
Les auteurs du scรฉnario de risque ont proposรฉ une sรฉrie de stratรฉgies d’attรฉnuation. L’รฉquipe a suggรฉrรฉ de mettre en ลuvre des limites de vitesse plus strictes, surveillรฉes par un contrรดle de section. Elle a รฉgalement conseillรฉ des stratรฉgies prรฉcises de contrรดle de la distance, soutenues par un mรฉcanisme de signalisation robuste pour alerter les conducteurs lorsqu’ils suivent de trop prรจs.
En discutant des risques et des dommages potentiels des vรฉhicules ร hydrogรจne, l’รฉquipe de l’universitรฉ de Graz n’a pas oubliรฉ de mentionner le contexte dans lequel ils opรจrent et la maniรจre dont leurs risques et dommages potentiels sont mesurรฉs.
“Les rรฉservoirs d’hydrogรจne modernes sont construits de maniรจre si sรปre qu’il faut que beaucoup de choses se passent mal pour que l’hydrogรจne s’รฉchappe.
– Daniel Fruhwirt, Institut de thermodynamique et de systรจmes de propulsion durables de l’universitรฉ technique de Graz.
La poussรฉe vers les vรฉhicules ร hydrogรจne
Les chercheurs prรฉvoient une augmentation significative de l’adoption des vรฉhicules ร hydrogรจne dans les annรฉes ร venir. Les chercheurs et les analystes du secteur estiment que le nombre de vรฉhicules ร hydrogรจne en service dans le monde dรฉpassera le million en 2027, contre un peu plus de 60 000 en 2022, ce qui reprรฉsente une augmentation de plus de 1 500 %. Le marchรฉ des consommateurs devrait รชtre le principal segment de l’espace des vรฉhicules ร hydrogรจne, reprรฉsentant plus de 60 % d’ici 2027.
Des initiatives gouvernementales ont รฉtรฉ mises en place pour promouvoir les vรฉhicules ร pile ร combustible. Par exemple, l’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (Office de l’efficacitรฉ รฉnergรฉtique et des รฉnergies renouvelables), qui dรฉpend du ministรจre de l’รฉnergie, a lancรฉ l’initiative H2USA en 2013. Dans leur dรฉclaration officielle, les autoritรฉs gouvernementales ont expliquรฉ la mission de H2USA comme suit :
“La mission de H2USA est de promouvoir l’introduction et l’adoption gรฉnรฉralisรฉe des vรฉhicules รฉlectriques ร pile ร combustible ร travers l’Amรฉrique. Ses membres sont des agences fรฉdรฉrales, l’association professionnelle des piles ร combustible, des constructeurs automobiles, des fournisseurs d’hydrogรจne, des dรฉveloppeurs de piles ร combustible, des laboratoires nationaux et d’autres parties prenantes. Cette collaboration offre aux รtats-Unis une plateforme similaire aux collaborations public-privรฉ dans d’autres pays axรฉs sur l’hydrogรจne, en particulier l’Allemagne, le Japon et le Royaume-Uni”.
H2USA compterait aujourd’hui plus de 30 participants.
Outre les initiatives gouvernementales, de nombreuses recherches sur l’amรฉlioration des performances sont en cours pour susciter l’intรฉrรชt et la confiance des consommateurs potentiels ร l’รฉgard des vรฉhicules ร pile ร hydrogรจne.
Par exemple, une รฉtude rรฉcente menรฉe par une รฉquipe de chercheurs de Harvard et de l’universitรฉ nationale d’Incheon a mis au point une approche pour construire des piles ร combustible qui obtiennent de bons rรฉsultats en termes de durabilitรฉ et de durรฉe de vie. L’รฉtude portait sur le dรฉveloppement d’une catรฉgorie de membranes รฉlectrolytiques rรฉsistantes ร la fatigue, constituรฉes d’un rรฉseau interpรฉnรฉtrรฉ de Nafion et de polyรฉther perfluorรฉ (PFPE). L’รฉquipe a constatรฉ une lรฉgรจre dรฉgradation des performances de la pile ร combustible en รฉchange d’une ยซ amรฉlioration stupรฉfiante de la durabilitรฉ/longรฉvitรฉ ยป.
Un autre dรฉveloppement particuliรจrement encourageant pour les fabricants est l’introduction d’enzymes spรฉcialisรฉes dans les puits de pรฉtrole รฉpuisรฉs. Ces enzymes dรฉcomposent les hydrocarbures persistants en divers composants, dont l’hydrogรจne. Cette avancรฉe pourrait permettre ร d’innombrables puits de pรฉtrole รฉpuisรฉs et abandonnรฉs dans le monde entier de se transformer en sources d’un carburant plus durable provenant de leurs profondeurs : l’hydrogรจne.
La promotion des vรฉhicules ร hydrogรจne s’inscrit dans la perspective de crรฉer des alternatives de transport plus durables pour l’avenir, potentiellement plus durables encore que les vรฉhicules รฉlectriques (VE). En effet, les VE ne sont pas totalement durables ; leur potentiel d’รฉmission dรฉpend de la maniรจre dont l’รฉlectricitรฉ est produite.
De nombreuses entreprises dรฉveloppent des solutions pour les vรฉhicules ร hydrogรจne, anticipant le fait que les gouvernements et les autoritรฉs de transport favoriseront de plus en plus les vรฉhicules ร hydrogรจne par rapport aux VE ร l’avenir. Dans les sections suivantes, nous examinerons quelques-unes de ces entreprises.
L’avenir des vรฉhicules ร pile ร hydrogรจne
Dans l’ensemble, l’avenir des vรฉhicules ร hydrogรจne semble prometteur, car le besoin de solutions de transport durables est de plus en plus pressant ร l’รฉchelle mondiale. Toutefois, pour devenir plus efficaces et plus sรปrs, les fabricants et les chercheurs en technologie devraient travailler sur tous les aspects d’une voiture รฉlectrique ร pile ร hydrogรจne, y compris la pile, le rรฉservoir de carburant, le contrรดleur et le systรจme thermique.
Ces vรฉhicules offrent plusieurs avantages, notamment un couple instantanรฉ et une puissance douce et constante, une maintenance rรฉduite, un ravitaillement rapide, des รฉmissions nulles et bien d’autres choses encore. Toutefois, les fabricants devront travailler davantage sur les coรปts.
L’acquisition d’une voiture ร pile ร combustible peut coรปter plus cher que celle d’une voiture conventionnelle de taille comparable. Toutefois, plusieurs mesures d’incitation sont disponibles dans les รฉconomies dรฉveloppรฉes, telles qu’une remise de 4 500 dollars (7 500 dollars pour les acheteurs ayant des revenus suffisants) dans le cadre du projet californien de remise sur les vรฉhicules propres et d’autres encore. Si ces incitations peuvent stimuler l’adoption et la visibilitรฉ ร court terme, le succรจs ร long terme ne dรฉpendra que des normes de sรฉcuritรฉ et de performance offertes.
