Donc, après avoir regardé cette vidéo, et seulement après, considérez les points suivants :

* Il faut transporter l'hydrogène jusqu'au lieu de stockage ; l'électricité aussi, mais le coût ? Pour l'électricité : l'effet Joule, et lui seul, et on peut le maîtriser ; l'hydrogène ? Heeu, je peux rigoler ?

* Il faut maintenir l'hydrogène sous des conditions de pression et température très contrôlées et coûteuses techniquement (et pas seulement le maintien des conditions ; considérer tous les aspects sécuritaires) ; l'électricité ? Batteries ! On sait faire...

* Une pile à combustible, surtout embarquée dans un véhicule, ne saurait qu'avoir une puissance limitée, et inférieure à celle d'une batterie déjà. Résultat des courses ? Tous les véhicules à hydrogène aujourd'hui ont aussi une batterie... Alors pourquoi rajouter un intermédiaire ?

* Mentionné aussi dans la vidéo : l'hydrogène, on le produit comment ? Au mieux, par électrolyse... Dont le rendement est, au mieux de 50%. Alors même si on le fait via panneaux solaires, pourquoi ne pas stocker directement dans des batteries ?

Bref, ça fait longtemps que je le sais because physics, mais comme le dit le titre de la vidéo, pour le paraphraser : les voitures à hydrogène, c'est de la m*.

Et pour paraphraser je ne sais plus qui : "Hydrogen is the future of transportation, and it always WILL be."

(ça fait du bien de se défouler, de temps en temps )

L'entreprise est valorisée à 300 millions d'euros, futur Tesla Français?

Production pour 2025?

En tout cas leur prototype avance, ils ont des vitres et des réservoirs.

https://www.h2-mobile.fr/actus/tags/hopium/

https://www.hopium.com

La puissance nominale d'une PAC est de 2880 W. Voici les caractéristiques de la marque Schunk FC-42 :
Puissance nominale : 1,44 kW
42 cellules x 4 = 168 cellules en série
Poids : 8 kg
Dimensions : 130 x 202 x 190 mm
Consommation de dihydrogène : 20 l/min à pleine charge
Consommation d'air : 120 l/min à faible charge
Tension nominale : 96 V
Courant nominal : 15 A
 
Les modules FC–42 de Schunk sont conçus de manière modulaire et peuvent être assemblés jusqu'à 4 éléments en série, avec une puissance unitaire de 360 W. Ils ont une tension nominale de 24 V et peuvent délivrer 15 A pour une masse de 2,1 kg.
Pour la durée de vie des PAC, le conditionnement des gaz, la température et l'énergie soutirée doivent être contrôlés et adaptés pour rester dans les caractéristiques de fonctionnement optimales de la PAC. C'est à cela que servent tous les accessoires montés autour des PAC (humidificateur, pompe à air, système de refroidissement, capteurs, etc.). L'automate joue un rôle d'autant plus indispensable, car il est chargé d'acquérir et d'analyser les données des capteurs et de réguler les actionneurs.
Les humidificateurs d’air et d’hydrogène permettent d'introduire l’air dans les PAC avec le bon taux d’humidité (Perma Pure : FC300-1660-10AB).
Le DC/DC de puissance permet de convertir et réguler la tension des PAC pour charger la batterie de la Mia. Il peut être contrôlé en courant via un signal 0-5 VDC. Sa puissance maximale est de 4050 W, soit 45 A à 90 V. La tension d'entrée est de 80 V à 200 V, et la tension de sortie varie de 0 V à 199 V.
Pour comprendre la PAC, j'ai effectué des premiers tests avec un petit générateur d'hydrogène pour vérifier que les cellules fonctionnaient toujours, et j'ai réussi à tirer 855 W. Le pilotage était uniquement manuel, ce qui m'a permis de comprendre comment la PAC devait fonctionner.

Là où j'ai passé le plus de temps pour tenter de la remettre en service, c'est sur l'automate programmable Wago 750-880, avec 24 modules d'entrée/sortie. Il s'est avéré que je n'avais pas le programme et que la carte SD était bloquée par un mot de passe. J'ai tenté de remplir toutes les conditions pour faire démarrer l'automate sans succès, sachant qu'il y avait certainement des capteurs de pression hors service. J'ai donc pris la décision de fabriquer moi-même un nouvel automate avec une nouvelle programmation. Pour cela, j'ai utilisé un système National Instruments CompactRIO 9063, qui est le plus souvent destiné à la recherche. Ce système a la particularité de pouvoir faire tourner un programme en temps réel ou en FPGA directement sur le châssis. Ce dernier dispose de 4 slots permettant d'accueillir autant de modules d'acquisition ou de contrôle. J'ai installé les modules suivants :
Module numérique : NI-9401
Module de sortie analogique : NI-9263
Module d'entrée analogique : NI-9263
Module d'entrée thermocouple : NI-9213
J'ai effectué une programmation en FPGA directement dans le châssis pour garantir la sécurité de la PAC, même en cas de plantage du programme qui tourne sur l'ordinateur. J'ai également développé un programme de gestion sous LabVIEW.

Concernant l'automatisation, j'ai appris qu'il était nécessaire de faire des purges d'hydrogène au moins toutes les minutes pendant une seconde. Cela est essentiel pour éviter l'accumulation d'eau, maintenir la concentration d'hydrogène et éliminer les impuretés. Il y a également des résistances pilotées en cas de surtension, lorsque la PAC est utilisée à vide, par exemple. Elles sont également utilisées pour équilibrer la tension des deux PAC lorsqu'ils sont mis en parallèle.
Lorsque je veux démarrer la PAC, il y a une auto-vérification de la pression d'entrée, qui ne doit pas excéder 0,4 bars, ainsi qu'une vérification de la tension de toutes les cellules, qui doivent être supérieures à 20 V. Un delta V entre les deux packs doit être inférieur à 15 V pour l'activation des contacteurs principaux. Le débit d'air est maintenu constant, car je n'ai pas réussi à récupérer les données des débitmètres d’air. La pompe de circulation se met en route lorsque la pile dépasse les 45°, et il y a une sécurité si cette dernière dépasse les 70°.
La partie électrique a finalement été la plus simple à résoudre, car j'ai réussi à piloter assez rapidement le DC-DC de puissance, ainsi que les deux contacteurs. J'ai seulement dû remplacer les capteurs de courant et les mesures de tension de chaque cellule pour les adapter aux nouveaux automates.
Pour finir, après avoir bien maîtrisé la pile à combustible, nous l'avons remontée dans le véhicule et avons effectué des tests de roulage à l’hydrogène.


Voici quelques chiffres de consommation estimée pour cette PAC : Avec un réservoir de 50 l à une pression de 200 bars à 15 °C, qui contient 0,83 kg de dihydrogène. En sachant que la consommation volumique d’une seule PAC est de 16 l/m à pleine puissance, avec une masse molaire de dihydrogène de 2,016 g/mol, et en appliquant la formule des gaz parfaits, on obtient une consommation pour les 2 PAC de 0,0010017 kg/min. À cela, il faut rajouter la perte des purges qui interviennent toutes les minutes pendant une seconde, soit 0,000407 kg/s + 0,0010017 kg/min = 0,0010424 kg/min. Donc, avec un réservoir de 0,83 kg de dihydrogène, on obtient une durée de fonctionnement de 794,58 minutes ÷ 60 = 13,243 heures. Si l'on ramène cela en kilomètres, en tenant compte du rendement électrique des PAC : (2,88 kW - 0,280 kW) x 13,243 h = 34,43 kWh / 0,150 kWh/km = 229,5 km. À cela, il est possible d'ajouter la batterie d’origine de 6,1 kWh, ce qui nous amène à 270 km.
Si le réservoir de 50 l est comprimé à 400 bars à 15°C, il contient 1,68281 kg de dihydrogène. Cela permet de faire fonctionner la PAC pendant 26,87 h, soit une production théorique de 69,86 kWh, permettant de parcourir 465 km, et 506 km avec la batterie.

En conclusion, j'espère que cet exposé vous aura intéressé. N'hésitez pas à me poser des questions si vous en avez. Je serais également intéressé de discuter avec quelqu'un qui connaît bien le fonctionnement des PAC plus modernes, car celle-ci a tout de même une conception de plus de 10 ans, afin de savoir comment cela a évolué.
Vous pouvez retrouver d'autres informations sur mon site concernant la Mia : http://cogito44.free.fr/mia.html

Schéma de principe des fluides PAC Mia H2.pdf Schéma électrique PAC Mia H2_compressed.pdf 2003955852_caracteristiquesmiah2vf.pdf

En l'espèce, je souhaite aborder le reproche qui me semble fondamental car c'est le premier qui est fait à l'hydrogène : c'est l'une des molécules les plus petites dans l'univers, donc elle ne peut pas se tenir bien sage dans un réservoir.

L'article sur wikipedia me semble assez complet sur cette difficulté mais ne semble pas à jour sur les solutions expérimentées, donc peut-être a-t'on fait des progrès depuis et peut-être pas du tout. Personnellement j'ai trouvé deux entreprises qui proposent des produits : Mahytec et Hycan.

Je précise qu'il ne s'agit pas de discuter ici de la rentabilité des produits, ni des équipements à avoir pour les utiliser, mais uniquement de leur possibilité d'installation sur un véhicule particulier tout en évitant les fuites d'hydrogène, donc des contraintes techniques. Il y a peut-être d'autres entreprises qui proposent des produits...

https://www.francetvinfo.fr/economie/automobile/diesel/plan-pour-l-hydrogene-vert-de-nicolas-hulot-des-taxis-parisiens-roulent-deja-sans-polluer_2779809.html

https://www.franceinter.fr/sciences/l-hydrogene-carburant-d-avenir

Bon je suis pas fan non plus mais ça mériterait un sujet non ?

Si beaucoup d'attention est portée sur l'utilisation de l'hydrogène dans diverses applications, beaucoup moins d’attention est portée aux procédés de sa production en amont.

On peut produire de l’H2 d’au moins une dizaine de façons, par exemple :

- Soit à partir de charbon par chauffage (ce qui a été fait et ça s’appelait le gaz de ville jusque dans les années 60).

- Soit à partir de gaz naturel (composé principalement de méthane) avec de la vapeur d’eau. C’est la méthode industrielle la plus employée dite de reformage. Plus de 90% de la production mondiale d'H2 est issue du gaz naturel par cette méthode.

Il est à noter que la quantité de CO2 émise par cette filière est supérieure à celle émise par la combustion directe de ce gaz (dans un moteur par exemple). L'H2 actuel issu du méthane n'est donc pas écologique.

- Soit à partir de biomasse par gazéification. La biomasse pourra représenter un appoint local dans certains pays mais il reste des difficultés techniques de mise en œuvre et surtout d’approvisionnement à très grande échelle.

- Soit à partir de micro-organismes photosynthétiques (production en laboratoire mais jamais à grande échelle).

- Soit à partir d’eau, et il existe trois méthodes :

o par électrolyse (c’est aujourd’hui moins de 1% de l’H2 fabriqué dans le

monde),

o par thermolyse ou craquage thermochimique de la molécule d’eau à très

haute température (minimum 900°C jusqu’à 3000°C) envisagé dans certaines

futures centrales nucléaires VHTR (Very High Temperature Reactor), o et aussi par photo-électrolyse sur un semi-conducteur.

II) Chiffres et ordres de grandeur.

Afin d’éviter le travers de ceux qui, par intérêt ou par naïveté, sautent comme des cabris en criant « l'hydrogène, l'hydrogène », il est nécessaire de connaître quelques chiffres pour avoir à l’esprit des ordres de grandeur ... qui douchent les ardeurs.

Un kg de pétrole contient 12 kWh d’énergie sous forme de chaleur quand on le fait brûler. Le pétrole (ainsi que ses dérivés l’essence, le diesel,...) est un produit miraculeux car c’est un condensé fabuleux d’énergie qui a surtout la bonne idée d’être liquide à la pression et température ambiante et donc facilement stockable et manipulable (ce qui n’est pas le cas par exemple du gaz naturel et surtout de l’hydrogène).

Un litre d’essence pèse environ 0,7 kg (densité = 0,72) et contient 9 kWh (en fait, 8,8 kWh mais on retiendra 9 kWh). Dans la suite du document, le terme "essence" regroupe tous les carburants issus du pétrole (essence, gas-oil, kérosène,...)

Dans la pratique d’une électrolyse industrielle, il faut 1 litre d’eau et 5 kWh d’électricité1 pour fabriquer un "normal mètre cube" (Nm3) d’H2 (soit 1000 litres d'H2 sous forme de gaz à

1 AFHYPAC : Mémento de l'hydrogène. Fiche 3-2-1 mai 2013.

1

0° C, à la pression atmosphérique) qui contient 3 kWh d'énergie (rendement de 60% de l'électrolyse). Donc, 1000 litres d'H2 gazeux à la pression atmosphérique à 0°c contiennent autant d'énergie que... 0,3 litres d'essence.

L’H2 étant un gaz très peu dense, sa densité d’énergie par volume est très faible aussi (3 kWh / m3). Pour diminuer ce grand volume encombrant et contenant peu d'énergie, on comprime ce gaz jusqu'à 700 bars, voire davantage. On peut aussi le liquéfier à -253°C.

Ces deux opérations "coûtent" de l'énergie, et consomment respectivement 15% et 35% de l'énergie contenue au départ.

Ainsi, comprimé à 700 b, sur les 3 kWh, il ne reste plus que 2,55 kWh, et après liquéfaction, il ne reste que 2 kWh, à partir des 5 kWh d'électricité. Si cette H2 liquide est reconverti en électricité dans une PAC ou une turbine avec un rendement de 50 %, alors il ne reste que 1 kWh d'électricité restitué après stockage des 5 kWh.

En terme d'énergie "contenue" :

1 kg d’H2 = 11 Nm3 = 13,6 l d’H2 liquide = 23,3 l d’H2 à 700 bars et contient 33 kWh d’énergie produit par 52 kWh d’électricité2 (en pratique industrielle, le rendement est de 63% par électrolyse avant compression ou liquéfaction).

Un litre d'H2 liquide pèse 73,5 g et contient 2,4 kWh donc 4 litres H2 liquide = 9,6 kWh Un litre d'H2 à 700 b pèse 43g et contient 1,4 kWh donc 7 litres H2 à 700 b = 9,8 kWh

On en déduit en terme d'énergie (approximativement) :

1 litre essence = 9 kWh = 3000 l d'H2 (à P atm) = 7 litres H2 / 700 b = 4 litres H2 liquide / -253°C

Les arrondis peuvent être intégrés dans les pertes d'H2. Ce gaz a une fâcheuse tendance à s'échapper de ses contenants car la molécule d'H2 est très petite. Elle traverse l'acier et le plastique.

Par comparaison :

1 litre de Butane liquide (239 litres gazeux à 15°C / 1bar) = 7,4 kWh

1 litre de Propane liquide (311 litres " " 1 litre d'hydrogène liquide (810 litres "

1 litre d'hydrogène à 700 bars (470 litres "

" ) = 6,6 kWh

1 litre GNL liquide / - 162°C # 5 kWh ( 1 litre / 200b = 3 kWh)

(GNL = 95% méthane = 10 kWh / nm3 ; 0,67 kg / nm3; densité liquide 0,42 ; 1 kg = 15 kWh) En équivalent énergie, 1 kg de gaz naturel véhicules (GNV) = 1,3 litre de SP95 = 1,15 litre de gazole = 1,67 litre de GPL.

III) Utilisation et stockage de l'H2 dans des véhicules. Il y a deux manières d'utiliser l'H2 dans des véhicules.

1) Soit on utilise directement l’H2 dans un moteur à explosion conventionnel dit encore Moteur à Combustion Interne (MCI). Avec un MCI, le rendement est de 25% (on récupère 25% de l’énergie de l'H2 contenue dans le réservoir pour faire avancer le véhicule, comme avec l'essence).

2) Soit on transforme l’H2 en électricité dans une Pile à Combustible (PAC) pour faire tourner un moteur électrique. Avec une PAC, le rendement est de 50%.

2 AFHYPAC : Idem

" "

" ) = 1,4 kWh

) = 2,4 kWh

1 litre de GPL liquide (280 litres gazeux à 15°c / 1 bar) = 7 kWh (environ 50% propane et

50% Butane / 13,7 kWh / kg)

"

2

En fait, ces chiffres peuvent grandement varier suivant les conditions d’utilisation du véhicule (autoroute, ville, route de montagne,...), comme avec un véhicule à essence.

A ce stade du raisonnement, il apparaitrait plus rentable de transformer l’H2 en électricité dans une PAC. Mais une PAC est fabriquée avec du platine qui sert de catalyseur (le platine est rare et cher) et avec une membrane spécifique (chère aussi) qui sert d'interface entre les électrodes.

Actuellement, une PAC pour alimenter un moteur de 80 kW d’une voiture moyenne coûte 40.000 € (5000€/kW3) et couterait de 4000€ à 10.000€4 (60$/kW5)... si 500.000 voitures "PAC" étaient produites par an.

Donc, en attendant que le prix d’une PAC soit divisé au moins par cinq et que les problèmes de fiabilité soient résolus, brûler de l'H2 dans un MCI a des attraits certains en terme de coûts pour encore de nombreuses années.

Il y a aussi deux manières de stocker l’H2 dans un véhicule.

1) Soit on le compresse jusqu’à 700 bars en utilisant 15% de l’énergie stockée. 2) Soit on le liquéfie à – 253°C en utilisant au moins 35% de l’énergie stockée6.

Un litre d’H2 liquide (73,5 g) contient seulement 2,4 kWh. Mais pour l'obtenir, il aura fallu produire 0,8 Nm3 d'H2 gazeux par électrolyse avec 3,8 kWh d'électricité (rendement = 63%) et ajouter encore 1 kWh juste pour le liquéfier. Soit au total 4,8 kWh pour obtenir un litre d'H2 liquide contenant 2,4 kWh.

Il y a donc une perte de plus de 50% à partir de la production d'électricité pour obtenir de l'H2 liquide, sans tenir compte des pertes de transport, de transfert et de stockage.

On pourrait croire qu'il vaudrait mieux utiliser l’H2 liquide qui prend moins de place. Mais, pour une même énergie emportée, l’H2 liquide coûte plus cher à fabriquer.

"Pour liquéfier l’hydrogène7, l’énergie requise est encore plus importante surtout pour les petits liquéfacteurs. Toujours évaluée en perte de pouvoir énergétique cette dépense d’énergie va de 150% de perte (!!) pour les unités produisant quelques kg d’hydrogène liquide par heure à seulement 30% pour celles produisant au moins 1 t/heure".

Et, surtout, conserver l’H2 liquide à -253° ne s'effectue pas sans pertes. Il faut un réservoir de type « thermos ». Malgré son enveloppe isotherme, il s’évapore continuellement en bouillant. Pour une voiture (le volume et l'isolation du réservoir sont nécessairement réduits), les pertes vont de 1 à 5% par jour8. En 15 jours, la moitié du réservoir peut s'être évaporée. Ce qui diminue encore le rendement et augmente le coût d'utilisation.

Compte tenu des fuites importantes d'H2 liquide et pour des raisons de coûts et d’utilisation courante, il semble préférable, aujourd’hui et dans un avenir « raisonnable », de choisir l’H2 comprimé à 700 b utilisé directement dans un MCI (sans pile à combustible et moteur électrique).

Une troisième possibilité "technique" est à mentionner: le stockage dans les hydrures.

"Le stockage de l’hydrogène dans les hydrures métalliques9 est en rapport quantité stockée/volume du réservoir trois fois supérieur à celui du gaz comprimé et offre en cela de

3 J.M Tarascon; Collège de France; Chaire de développement durable . "PAC et les différentes filières" , 9 mars 2011.

4 Ca dépend de la charge de platine à l'électrode (0,2 à 0,8 mg / cm2) et des cours mondiaux du platine (de 1000 € à 2000€ ces dernières années). Le cours était de 1325$ / 31 g le 05 juillet 2013).

5 F.A De Bruijn. "PEM fuel cell durability and cost" présenté en novembre 2009 à Oslo / Norvège.

6 AFHYPAC : Etude technico-économique prospective sur le coût de l’hydrogène. Fiche 10 - avril 2006.

7 Extrait de AFHYPAC, Fiche 4.5.1 juillet 2008; Chapitre IV: "Bilan de la distribution d'H2".

8 Fiche 4.5.1 "Distribution pour les réservoirs à H2 liquide".

9 Idem note 12

3

l’intérêt pour la voiture particulière. En revanche, en raison du poids élevé des hydrures métalliques, le pourcentage poids stocké/poids du réservoir, quelques 1%, est le plus défavorable de tous les modes de stockage.

Concernant la distribution proprement dite, il n’est guère possible d’envisager un transfert direct car l’hydruration qui correspond au remplissage est très exothermique, et donc exige un refroidissement énergique du réservoir et de plus, il est un processus physico-chimique lent. Un remplacement du réservoir vide par un plein pourrait être une meilleure solution à la condition, là encore, de disposer d’un équipement de manutention adapté au poids, 100 kg ou plus, des réservoirs à hydrures.

Le stockage dans les hydrures (peu développé et correspondant à beaucoup de cas particuliers) ne permet pas d’avancer des évaluations chiffrées sur les quantités d’énergie qu’il requiert. Mais sachant que l’hydrogène doit au préalable être comprimé et que pour le récupérer l’hydrure doit être chauffé, la quantité d’énergie à mettre en jeu sera intermédiaire entre celle que demandent la compression et la liquéfaction".

Dans la suite de ce document, l’analyse se concentre donc principalement sur la filière à "700 b" avec MCI.

IV) Le cas d'une voiture "moyenne".

Pour une voiture moyenne avec "moteur à combustion interne" (MCI) consommant 7 litres d'essence par 100 km, il faut donc 2 kg d’H2 (contenant 66 kWh) pour parcourir 100 km ce qui représente un volume de 49 litres d'H2 à 700 bars (ou 28 litres d'H2 liquide qui "fuit" rapidement).

En prenant en compte les 20% (minimum) de pertes de compression, transport, stockage, il faut donc produire 2,5 kg d’H2 nécessitant environ 130 kWh d’électricité10 (2,5 x 52 kWh = 130 kWh) pour parcourir 100 km "à l'H2" avec une voiture moyenne ayant un moteur "normal" (MCI).

Le rendement mécanique d'un MCI étant d'environ 25%, il reste 16 kWh fournis "aux roues" pour faire 100 km à partir des 66 kWh contenus dans les 2 kg d'H2.

Le rendement de la centrale électrique "jusqu'aux roues" est donc au final de 10% à 15 % pour un moteur MCI alimenté par un réservoir à 700 bars (16 kWh « aux roues » / 130 kWh d'électricité produits à l'origine = 12,3%11).

Long trajet de 600 km :

Pour parcourir 600 km sans ravitailler avec un véhicule "essence" moyen consommant " 7 litres au 100" , il faut un réservoir d'essence de 42 l pesant 40 kg12, quand il est plein. Avec l'H2, c'est une autre histoire...

En terme de poids.

Ce qui pèse lourd, c’est l’enveloppe du réservoir d'H2 à 700 b.

Le réservoir complet de 12 kg d’H2 à 700 b pèse 240 kg13 (10 bouteilles de 22 kg et structures) ce qui représente un surpoids de 200 kg ( par rapport à "l'essence") qui ne diminue quasiment pas avec la consommation puisque la masse d’H2 ne représente que 12 kg, soit 5% du poids total du réservoir.

10 Ces chiffres sont cohérents avec la fiche 4.5.1 déjà cité.

11 Un calcul à partir des rendements successifs amène bien sûr globalement au même résultat : Electrolyse 63% x transport 90% x stockage (compression,..) 85% x MCI 25% = 12%

12 Densité de l'essence = 0,72 42 l x 0,72 = 31 kg, plus 9 kg de réservoir = 40 kg

13 Fiche 9.1 "Stockage gazeux sous pression" : 30 g H2 / litre de réservoir et 55 g H2 / kg de réservoir.

4

En terme de volume.

12 kg H2 x 23,3 l/kg = 290 l d’H2 à 700 b

(ou 12 kg x 13,6 l/kg = 165 l d’H2 liquide. Dans ce dernier cas, il faut rajouter l’épaisseur importante de l’isolation du réservoir).

Les deux réservoirs (H2 à 700 b ou H2 liquide) ont un volume identique14 d’environ 400 litres15.

En résumé:

Par rapport à l’essence, pour parcourir 600 km, le réservoir d'hydrogène à 700 bars est près de dix fois plus gros (400 litres / 42 litres) et six fois plus lourd (240 kg /40 kg) qu'un réservoir d'essence.

On peut cependant encore l'insérer dans une voiture moyenne, même s’il y a forcément moins de place disponible et de charge utile possible.

V) Conditionnement, transport et distribution de l'H2.

L'hydrogène doit, comme tout autre produit, être conditionné, transporté, stocké et distribué. Tous ces procédés requièrent de l'énergie. Dans notre économie hydrocarbure d'aujourd'hui l'énergie perdue entre la source et le consommateur final est de 12% pour le pétrole et 5% pour le gaz naturel.

Conditionnement.

Rappel : L'énergie requise pour la compression de l'hydrogène de la pression ambiante à une pression de 200 bars est de l'ordre de 7% de l'énergie contenue dans le réservoir, elle est de 15% pour atteindre 700 bars et de 35% pour la liquéfaction.

Transport.

Le facteur actuel qui limite le transport de l'essence par camion citerne est le poids du combustible transporté. Cependant, pour l'hydrogène, le facteur limitant est le volume. Pour obtenir l'équivalent énergétique d'un camion citerne d'essence il faudrait 22 camions identiques d'hydrogène à 200 bars ou 3 camions citernes d'hydrogène liquéfié ( un camion de 40 tonnes transporte 3,5 t d'H2 liquide maximum16).

De plus, il est commun de transporter des gaz à une pression de 200 bars et de les livrer jusqu'à une pression de seulement 40 bars, ce qui implique que l'on ne livre que 80% du contenu de la citerne.

Délivrer de l'hydrogène (transport, transfert, stockage, distribution) implique donc une consommation plus importante que le transport d'essence pour une même quantité d'énergie délivrée.

La quantité d'énergie nécessaire pour transporter de l'essence par camion est raisonnable (2,5% du contenu énergétique livré à 600 km).

En revanche, cette quantité d'énergie dépensée est très élevée pour le transport d'hydrogène gazeux et liquide par camion (respectivement 80% et 11% du contenu énergétique livré à 600 km).

Le transport de l'hydrogène par camion citerne est une proposition très douteuse.

14 AFHYPAC, Mémento de l'H2, fiche 4, décembre 2011, Chapitre IV: Les performances

15 Fiche 9.1 "Stockage gazeux sous pression" : 30 g H2 / litre de réservoir et 55 g H2 / kg de réservoir.

16 AFHYPAC mémento de l'H2, fiche 4.3, juillet 2011, page 7

5

Il reste la possibilité d'insertion d'H2 dans le réseau de gaz naturel ou de constructions de gazoducs dédiés qui requièrent des investissements élevés et soulèvent certains problèmes techniques tels que les fuites dues à la plus petite taille de la molécule d'hydrogène en comparaison du gaz naturel. L'énergie dépensée pour son transport est aussi trois fois plus importante.

"La physique indique en effet que l'énergie nécessaire pour comprimer un gaz ne dépend pas du gaz, mais juste de la pression de départ et celle d'arrivée. Comprimer 1 m3 de méthane de 1 à 200 bars ou comprimer 1 m3 d'hydrogène de 1 à 200 bars demande exactement la même quantité d'énergie. Comme faire passer un gaz dans un tuyau c'est essentiellement le comprimer à intervalles réguliers, il en résulte que la dépense d'énergie pour le transport et le stockage sont essentiellement proportionnels au volume de gaz. Mais brûler 1 m3 de méthane et 1 m3 d'hydrogène ne donnent pas la même énergie !

Un m3 de méthane (gaz naturel) libère une énergie de 9,89 kWh (35,6 MJ) en brûlant, alors qu'un m3 d'hydrogène ne libère que 3 kWh (environ 10 MJ). A cause de cette caractéristique, intangible, la dépense de transport sera donc au moins 3 fois plus importante, en proportion de l'énergie restituée, pour l'hydrogène que pour le méthane, et pour ce dernier la dépense en transport, ramenée à l'énergie transportée, est déjà bien supérieure à ce qu'elle est pour le pétrole". (Site de J.M Jancovici; Que peut-on espérer des PAC; Août 2006).

Cependant, l'AFHYPAC annonce que le transport par gazoduc serait seulement 1,5 à 1,8 fois plus cher que le gaz naturel17 et que "l'hydrogène est considéré comme un vecteur d'énergie plus économique que l'électricité quand les distances sont supérieures à 1000 km18".

Pourquoi cette différence ? Où est l'erreur ?

L'AFHYPAC indique également que la dépense d'énergie d'H2 par gazoduc est de 1,4% de l'énergie transporté chaque 150 km, pour alimenter les pompes hautes pression le long du réseau19

Distribution.

Si un liquide peut être transféré d'une citerne pleine vers un réservoir vide sous l'action de la gravité, ce n'est pas le cas pour les gaz. Le transfert de l'hydrogène d'un réservoir vers une application (une voiture par exemple) nécessite 3% du contenu énergétique transféré.

(Voir annexe 2 : Distribution pour les réservoirs à air comprimé).

Distribution de l’H2 à 700 b dans les véhicules MCI

Il y a principalement deux manières d’envisager la production par électrolyse de l’H2 et sa distribution vers les véhicules :

1)

Centralisé :

Quelques grosses usines d’électrolyse industrielle implantées près de centrales électriques produisent de l’H2 qui est transporté par canalisations (pipe-lines) vers les stations services (comme le gaz naturel). Construire un réseau dédié serait très couteux mais s’il s’agit de remplacer le gaz naturel dans le futur, alors on peut envisager d’utiliser ce réseau devenu inutile pour distribuer l’H2 sous quelques bars. La station comprimerait ce gaz à 700 b (ou plus) sur place avant distribution à la « pompe » (qui serait un « connecteur - distributeur - détendeur).

17 Mémento de l'H2 "Pourquoi l'H2 ?" Octobre 2006, page 8 18 Idem, page 13

19 Fiche 4.5.1 "Bilan énergétique de la distribution de l'H2.

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2)

On peut mélanger de l’H2 au gaz naturel et utiliser directement ce mélange ou procéder à sa séparation à l’arrivée, mais ce procédé est coûteux et se rajoute à un prix de l’H2 déjà élevé.

On peut raisonnablement estimer que 5 à 10% de l’H2 est perdu à la livraison dans les canalisations et dans les fuites du stockage de la centrale de production et de la station service. La dépense d’énergie est de 15% lors de la compression à 700 b sur le lieu de distribution.

Des solutions centralisées de productions massives plus économiques, comme le craquage thermochimique à haute température de l’eau couplé à une centrale nucléaire dédiée (Very High Temperature Reactor : VHTR), pourront certainement être mises en œuvre à plus longue échéance (50 ans et plus) lorsque le réseau de gaz naturel sera partiellement disponible pour distribuer l’H2.

Décentralisé :

L’électricité est transportée jusqu’aux stations services (plus facile à transporter que le gaz) et l’électrolyse s’effectue sur place.

Des électrolyseurs récents fournissent l’H2 directement à 700 bars mais le nombre de stations service risque d'être limité.

- D'une part, leur prix d’achat élevé (plusieurs centaines de milliers d’euros) nécessite une production importante pour amortir l’investissement. Ce prix empêchera la production / compression à domicile qui est pourtant techniquement possible mais pas économiquement viable.

- D'autre part, si on veut une production compatible avec les besoins d'une station service, leur volume est important. Chaque électrolyseur est une "petite usine" et il en faudrait plusieurs (voir photo en annexe d'un électrolyseur ELT, 760 Nm3 / heure à 30 bars). Dans le cas de cet électrolyseur ELT, par exemple, il en faudrait huit pour alimenter une station service livrant 10 kg d'H2 par véhicules (autonomie de 500 km) à 1000 véhicules par jour20.

Pour produire ces 10.000 kg d'H2 compressés à 700 bars par jour avec un rendement de 50%, il faut rien moins que 1000 MWh21, soit une alimentation d'une puissance de 50 MW (pour une seule station service) pendant 20h par jour.

Le fonctionnement de 30 stations-service absorberait la puissance d'un réacteur nucléaire de nouvelle génération EPR22 d'une puissance de 1600 MW.

En résumé : Malgré toutes ces difficultés, si l’économie H2 voit le jour dans quelques dizaines d’années, elle commencera probablement par emprunter la filière MCI / 700 b (ou plus) par électrolyse décentralisée sur le lieux de vente aux particuliers car il est plus facile de transporter l’électricité que l’H2.

VI) Coûts

En France, un kWh d’origine nucléaire coûte entre 4 et 5 c€ à la production. Il est vendu 7 c€ HT après transport et distribution aux industriels.

20 760Nm3H2=>69kgH2x20heures/jour=>1380kg/jourx8=11040kg(soitunemoyennede10.000kg / jour livrées en tenant compte des pertes, maintenances et réparations)

ELT - Elektrolyse Technik GmbH, (Allemagne) : électrolyseurs de 330 à 760 Nm3/h, de 1 à 30 bars. http://www.elektrolyse.de

21 Il faut 52 kWh d'électricité pour produire 1 kg d'H2, soit 104 kWh avec un rendement de 50%. 22 European Pressurized reactor

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Supposons que la production de l’H2 par électrolyse soit principalement décentralisée. Nous prendrons donc le prix de l’électricité hors taxes après transport, soit 7 c€ comme base de référence pour la production d'H2 dans les stations-services.

Selon le Mémento de l'H2 de l'AFHYPAC23, le prix de revient (en euros) de l'H2 produit par électrolyse de l'eau est de :

PH2 ($/GJ) = 1,25 x prix de l'électricité + 5,5 (€/GJ) en 2004.

1 GJ = 278 kwh

On en déduit :

PH2 = 1,25 x 0,07 (c€/kWh) x 278 (kWh) + 5,5 (€/GJ)

D'où :

PH2 = 30 € /GJ = 10,8 c€/kWh = 3,6 €/kg

Des unités industrielles d'électrolyse alcaline de grandes dimensions permettent de produire l'H2 à "environ 3 €/kg 24".

En estimant à 22$/GJ25 en 2013, le coût de la distribution d'H2 comprimé à la station service, soit 6,1 c€ /kWh, on aboutit à un prix à la "pompe" de 10,8 + 6,1 = 16,9 c€/kWh d'H2.

Pour parcourir 100 km, avec une voiture "moyenne" (7 litres d'essence au 100 km), il faut 2 kg d'H2 (66 kwh).

Il en coûtera donc :

66 kWh x 16,9 c€/kWh = 11,2 € HT de coût d’H2 livrée dans le réservoir de la voiture.

A ce coût d'environ 12 €, il faut rajouter les taxes26 en vigueur actuellement (5,6 € pour 7 litres d'essence). Sinon, qui paie les recettes fiscales de l'état dont a besoin la collectivité ?

Il en coûterait donc aujourd'hui au minimum 17 € TTC pour faire 100 km avec de l'H2 issu d'une électrolyse industrielle, alors que 7 l d'essence à 1,5€ TTC coûtent 10,5€ ... et que 7l d'essence à 2€ coûtent 14€. Il faudrait atteindre au minimum 2,5 € le litre (7 x 2,5 = 17,5 €) pour commencer être financièrement concurrentiel, compte tenu des inconvénients (poids, volume, autonomie, recharges,...).

L’économie H2 dans l’avenir :

Au mieux, l’H2 pourrait entrer financièrement en concurrence avec le pétrole si la spéculation sur ce produit l’amenait à dépasser 300 $ / baril.

Avec un baril à 100$, le litre d'essence est vendu 1,6 € à la pompe. Les "frais fixes" (taxes, transport, raffinage,...) représentent 1 € et la "matière première" ne représente que 0,6 € le litre27.

Si le baril venait à tripler (300$), le prix à la pompe serait alors de 2,8 € le litre (1 € + 1,8 €), toutes choses égales par ailleurs. Le montant des taxes peut être stabilisé et il n'est pas plus cher de raffiner et de transporter un pétrole à 100$ le baril qu'à 300$.

Il resterait encore cependant les inconvénients de la production massive d’H2 par électrolyse qui nécessiterait une production supplémentaire importante d’électricité non encore envisagée.

Il faudrait en effet tripler la production nationale actuelle (500 Twh + 1000 Twh = 1500 Twh) pour alimenter le parc de 30 millions de véhicules (voitures, camions, utilitaires, bus,...) en France28.

23 Fiche 10, page 4 : PH2 = 1,25 x P électricité + 7,10 ($/GJ)

24 AFHYPAC Mémento de l'H2, fiche 3.2.2, janvier 2012; page 6.

25 Les tableau 3, 4 et 5 de la fiche 10 donnent 19,4 $/GJ en 2005.

26 Taxes actuelles maintenues : 0,8€/ litre d’essence (33$/GJ)

27 http://tempsreel.nouvelobs.com/economie/20120828.OBS0599/carburants-sur-1-litre-d-essence-qui-touche- quoi.html. Raffinage 0,10 c€/L ; Distribution 0,10 c€/L; Taxes 0,80 c€/L (Chiffres arrondis).

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Aux USA (350 millions de véhicules), il faudrait multiplier par neuf le parc actuel de 100 réacteurs nucléaires pour produire 7000 Twh d'électricité.

Quant à alimenter le milliard de véhicules qui circulent dans le monde,....

Cependant, à 200$ ou 300$ le baril, des réserves de pétrole moins accessibles ou abandonnées vont devenir rentables. Les investissements dans la recherche vont augmenter et les découvertes de nouveaux gisements de pétrole et de gaz aussi.

Conclusion

Le vecteur d'énergie idéal pour effectuer le transfert d'énergie de sa source de production vers son lieu d'utilisation doit rester liquide à la pression atmosphérique ou sous faible pression (quelques bars).

L'essence et les GPL (gaz de pétrole liquéfié) tels que le Butane, le Propane ou le GPL carburant (mélange de Butane et de Propane) sont de bons exemples. Leur usage énergétique est très répandu non seulement parce qu'ils sont abondants pour encore quelques dizaines d'années (60 à 100 ans) mais aussi parce que leurs propriétés physiques les rendent faciles à manier, conditionner, transporter, stocker...

Leur remplacement ne sera pas simple dans les véhicules...

L'usage énergétique de l'H2 est quasiment inexistant (1% pour les fusées) parce qu'il est difficile à manier, conditionner, transporter, stocker... ce qui le rend peu pratique et très coûteux à exploiter.

Dans ces conditions, l’H2 ne concurrencera pas le pétrole jusqu’à sa disparition, à moins que son prix élevé le rende inabordable (au dessus de 300$ le baril).

Bien que n’émettant pas ou peu de pollution et de CO2, le marché de l’H2 ne se développera pas avant plusieurs dizaines d’années (50 ans ou plus), en dehors d’opérations "publicitaires" ou "financières", plus ou moins bidons, subventionnées par les contribuables.

L’H2 utilisable par les particuliers restera très difficile à mettre en œuvre et probablement très cher aussi. De plus, il n’apporte aucun confort supplémentaire. Au contraire : l’espace disponible et la charge utile seront notablement diminués si on souhaite maintenir une autonomie identique (entre 600 km et 800 km).

Mais surtout, l'économie hydrogène consommerait en amont 75% à 90 % de l'énergie produite (électricité ou chaleur) pour n'en livrer que 10 à 25% à l'utilisateur final à un coût prohibitif, et pour longtemps.

Il faudra vraiment en avoir besoin pour se payer une telle perte d'énergie et donc ... d'argent.

Produire une telle quantité d'électricité (ou de chaleur à 1000 °C) pour remplacer les usages du pétrole et du gaz pour la mobilité semble hors de portée du monde pour le siècle en cours, même pour les pays les plus industrialisés.

L’H2 énergie est une solution d'avenir qui risque malheureusement de le rester longtemps !

28 La consommation énergie du transport en France est de 50 MTep = 50 Gkg x 10 kWh/kg (en utilisation énergie, le reste en huile, en asphalte, huile, etc) = 500 Twh d’H2 (utilisés) x 2 (production et pertes) = 1000 Twh d’électricité à fournir. Voir aussi : http://futura24.voila.net/petrole/voiture.htm

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Patrick

A month later, an explosion occurred at a hydrogen refueling station in Norway. This week, three South Korean workers were burned at a chemical plant caused by a hydrogen leak and subsequent fire.

A preliminary investigation into the fatal May explosion determined that the blast was caused by a spark after oxygen found its way into the tank.

“One victim was blown away by pressure and then killed after being hit by rock,” said Kong Gikwang, a lawyer who represents the family of one of the two who died in a lawsuit against the research complex.


La conclusion, c'est qu'en l'absence de profit, des ventes en berne et une population opposées aux stations, ça sent le sapin pour l'H2 en corée :
https://www.reuters.com/article/us-autos-hydrogen-southkorea-insight/hydrogen-hurdles-a-deadly-blast-hampers-south-koreas-big-fuel-cell-car-bet-idUSKBN1W936A

 

https://www.bevolt.com/fr-fr/automobile/actualites/vehicules-hydrogene/118197-voiture-a-hydrogene-la-nouvelle-toyota-mirai-bat-le-record-de-distance/

2 km de plus que le VE !!

https://www.theverge.com/2018/5/29/17405906/tesla-model-3-hypermilling-driving-record

Dernière info en date : financement de 8,8 millions de livres pour la plus grande expansion de l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène au Royaume-Uni

https://www.gasworld.com/uk-h2-industry-receives-significant-boost/2014418.article

Un consortium comprenant ITM Power, Shell, Toyota, Honda et Hyundai a ainsi obtenu 8,8 millions de livres du ministère des Transports pour améliorer l'accès à un réseau élargi de stations de ravitaillement H2 au Royaume-Uni.

Le Royaume Uni n'est pas beaucoup plus avancé que la France en Europe, où l'Allemagne domine, mais la police de Londres a récemment fait l'acquisition de véhicules à hydrogène et il serait également question d'un réseau de taxis H2 comme à Paris.

Ceci explique peut-être cela !

https://www.lavoixdunord.fr/1246608/article/2022-10-27/stellantis-hordain-va-assembler-des-2023-un-utilitaire-roulant-l-hydrogene

J'imagine que les clients sont plutôt des sociétés ayant une flotte qui revient au dépot tous les jours, avec accès à leur propre station d'hydrogène. En tout cas, j'y crois plus que dans la Machina d'Hopium.

HYDROGÈNE : DES CHERCHEURS ONT TROUVÉ LA SOLUTION POUR CONVERTIR TOUTES LES VOITURES !

Je n'ai pas d'avis sur la technologie je ne fait que partager l'article. 

Pour le reste c'est la même rengaine sur les avantages des véhicule à hydrogène fasse au véhicules électrique donc rien de bien nouveau. 

Conducteur d'une e-golf 33kw depuis 2018, dont je suis satisfait. Je la conduis régulièrement et nous partons en vacances chaque année avec, mais il faut deux jours pour gagner le sud quand même ! Donc j'étudie en ce moment toutes les options et notamment la Toyota Mirai 2 en LLD ou LOA. J'aimerais avoir un retour d'expérience sur les pompes à hydrogène, est ce que comme pour les bornes électriques il y a de nombreuses pannes ? Et aussi un retour de l'utilisation. Merci.

Bus hydrogène tout neuf, dans les premieres nuits au dépôt :

https://energynews.biz/hydrogen-bus-catches-fire-in-the-netherlands/

Photos :

https://www.gelderlander.nl/doetinchem/gloednieuwe-waterstofbus-gaat-verloren-bij-brand-in-arriva-loods-ik-zag-vuur-en-hoorde-knallen-br~a54254d8/

https://www.gelderlander.nl/doetinchem/the-day-after-slechts-karkas-over-van-splinternieuwe-waterstofbus-na-brand-in-arriva-loods~ac4c7d55/

Conférence gratuite sous réserve d'inscription préalable obligatoire, via le lien :

https://www.iesf-lyonra.fr/form/822/7421/inscription-mardi-6-octobre-2020.html

Un lien de connexion vous sera transmis avant la conférence.

https://www.bevolt.com/fr-fr/automobile/actualites/vehicules-hydrogene/118552-hyvia-renault-et-plug-power-sunissent-pour-le-vehicule-a-hydrogene/

1er ? On se demande pourquoi... ben parce que c'est sans intérêt peut être ?... 120km d'autonomie, oui mais après tu fais quoi ? Elle est où ta station de recharge à hydrogène ?...

Autant, perso je pense que pour des camions, camionnettes ou taxi qui mettraient beaucoup de temps en recharge électrique, l'hydrogène peut être une bonne solution, autant pour un "vélo à assistance" je trouve cela étrange... Fait on réellement plus de 120km /jour en vélo ?...

Le seul truc intéressant, c'est le tout petit volume de la pile à combustible, là c'est dingue !

A la fin de la vidéo, qui date d'avril 2017, le fabricant annonce qu'en "2019", le vélo serait susceptible de produire lui-même son hydrogène (en pédalant ?).

Autre vidéo de test d'autonomie du fabricant Pragma :

Hydrogen is Big Oil’s Last Grand Scam (cleantechnica.com)

A moins, que finalement c'est tout simplement les batteries lithium qui ont tuer dans l'oeuf tous les espoirs de l'hydrogène.

la bataille  a été rapidement perdu pour les voitures, mais là encore ils ont essayer sur les cars et les bus, puis c'est un gros retours de manivelle pour ceux qui ont voulu persister! Alors ils ont essayé  sur le transport de marchandise, les camions et même les trains, mais rien ne resistera a l'évidence, même les avions commencent a être electrique pour certain d'entre eux. Alors ils vont essayer les bateaux c'est déjà trop tard les bateaux électriques s'installent. Alors finalement que va t il rester pour sauver l'hydrogène? Rien, absolument rien ,que les cours de Physique et quelques applications industriels déjà connu dans la métalurgie, ou engrais chimique à l'ammoniac et quelques applications marginales, mais rien dans une économie bas carbonne.

https://www.zonebourse.com/actualite-bourse/Hydrogen-Council-L-rsquo-hydrogene-pourrait-contribuer-a-hauteur-de-20-a-l-rsquo-objectif-de-red--25497444/

Soit cet électricité tu la mets dans des batteries, soit tu la mets dans un électrolyseur, si possible de la dernière génération de type PEM. et là en énergie tu stockes 60% de l'input en énergie électrique, pas terrible. mais l'histoire n'est pas terminée car pour retrouver de l'H2 sous forme d'électrons il faut une pile à combustible et là aussi il y a rendement de production (environ 80%) avec des métaux rares pour la pile (platine pour le plus médiatique), sans compter une enceinte qui tient à 700 bars sans fuite, car 4% d'H2 dans l'air, plus une étincelle et BOUM....

Donc à tous les apprentis sorciers je les invite à faire des bilans et de bien voir les implications technologiques. Dernier point on peut injecter de l'H2 dans les réseaux gaz ce qui constitue un compromis acceptable. 

Quelqu'un sait pourquoi il n'est pas possible de poster un nouveau sujet ni de répondre à un sujet en ce qui concerne l'hydrogène ? 

La rubrique semble bloquée de même que tous les sujets. 

C'est dommage car il y a quelques innovations sympa en ce moment. 

https://www.franceinter.fr/sciences/l-hydrogene-a-la-place-des-energies-fossiles-une-entreprise-francaise-en-passe-de-relever-le-defi

https://insideevs.com/bombardier-battery-operated-train/

Reste un peu d'espoir pour le transport de marchandises.

http://h2-mobility.de/news-und-infos/dutchmen-drive-2-888-km-in-24-hours-on-hydrogen/

Sur autoroute principalement vu que ça fait une vitesse moyenne de 120 km/h

Evidemment, ça s'est fait en Allemagne qui dispose de l'infrastructure ad hoc.

C’est le prix qui manque encore