Pile à combustible à hydrogène pour camion: Comment ça marche?
Face aux défis environnementaux, l’industrie du transport se tourne de plus en plus vers des solutions durables. Parmi elles, la pile à combustible à hydrogène est une technique révolutionnaire pour les applications de mobilité lourde. Cette technologie d'avenir, électrique et zéro émission, offre une alternative aux moteurs thermiques et aux batteries. Elle constitue une solution unique pour les usages intensifs impliquant le transport de charges lourdes sur de longues distances.
1. Qu'est-ce qu'une pile à combustible à hydrogène?
La pile à combustible à hydrogène est une technologie qui convertit l’hydrogène en électricité grâce à une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène, avec de l’eau comme seul sous-produit. Contrairement aux moteurs thermiques (ICE pour internal combustion engine), qui utilisent la chaleur libérée par la combustion d'un carburant pour générer de l'énergie mécanique, ou aux batteries, qui stockent l’énergie, les piles à combustible à hydrogène produisent de l’électricité à la demande.
En fonction de l'application et de l'utilisation, les véhicules nécessitent des systèmes de pile à combustible de différentes puissances. Par exemple, pour les véhicules utilitaires à hydrogène, les puissances des piles à combustible peuvent aller de 30 à 75 kW, tandis que pour les poids lourds parcourant de longues distances, certaines piles à combustible peuvent atteindre des puissances de 150 à 300 kW, voire 400 kW. C’est le cas du poids lourd à hydrogène présenté par Symbio à ACT EXPO 2024 dans le cadre du projet « H2 Central Valley Express ».
En savoir plus : Symbio, en partenariat avec Michelin, présente son premier poids lourd hydrogène à l'ACT EXPO 2024
2. Applications des piles à combustible à hydrogène pour le camion
Le fonctionnement d’une pile à combustible à hydrogène dans un camion repose sur le même principe que dans les véhicules utilitaires à hydrogène ou dans les bus à hydrogène, pour lesquels la technologie est déjà disponible. Dans un camion, l’hydrogène est stocké dans des réservoirs à haute pression, puis transformé en électricité par la pile à combustible pour alimenter le moteur. Cependant, les exigences de performance des camions sont beaucoup plus élevées, en raison de leur besoin de puissance pour transporter de lourdes charges et d'autonomie pour couvrir de longues distances.
3. Les avantages des piles à combustible à hydrogène pour le camion
La pile à combustible à hydrogène est une technologie complètement zéro émission à l'usage, sans émission de CO2 ni de NOx, ce qui en fait une solution idéale pour réduire l'empreinte carbone des flottes et répondre à des réglementations environnementales de plus en plus strictes. Étant donné que les camions à pile à combustible alimentés à l'hydrogène sont à la base des véhicules électriques, ils bénéficient de la même chaîne cinématique à faible émission sonore que les BEV, ce qui leur confère un avantage significatif pour le transport urbain.
Les camions à pile à hydrogène offrent de nombreux avantages, notamment pour le transport longue distance:
- Ils offrent une autonomie bien plus grande, avec la capacité de parcourir plusieurs centaines de kilomètres sur un seul "plein" d’hydrogène. De plus, la capacité de distance reste inchangée quelle que soit la température ambiante.
- Le temps de ravitaillement est beaucoup plus rapide, similaire à celui d’un plein de diesel, ce qui réduit considérablement les temps d’arrêt par rapport à la recharge d’une batterie.
- La charge utile est préservée, car le groupe motopropulseur à pile à combustible est similaire en poids et en dimensions à celui des moteurs thermiques. D’un autre côté, la technologie des batteries ajoute du poids au véhicule, ce qui signifie une capacité de charge réduite, davantage d'émissions de particules provenant des pneus et des freins et un impact plus important sur l’usure de la route.
- Les piles à combustible à hydrogène offrent une flexibilité aux flottes opérant dans un large éventail de conditions. Il n’y a aucun changement opérationnel pour l’utilisateur, car l’expérience de conduite et de ravitaillement est similaire à celle des véhicules à combustion.
4. Les défis rencontrés par l’industrie
Malgré leurs nombreux avantages, les piles à combustible à hydrogène pour camions sont confrontées à certains défis qui ralentissent leur adoption.
Le principal obstacle réside dans les infrastructures de ravitaillement en hydrogène, qui sont encore peu nombreuses dans plusieurs régions. Alors que les bus à pile à combustible et les véhicules utilitaires légers bénéficient déjà de stations dans certaines grandes villes, les camions peinent à trouver des points de ravitaillement adaptés en dehors des grandes zones métropolitaines, même sur les routes principales. De plus, à ce jour, le TCO des camions fonctionnant à l’hydrogène reste élevé. On s'attend à ce qu'il atteigne la parité avec les technologies ICE et les technologies de batteries d'ici 2030-2032, l'hydrogène coûtant entre 6 et 7 euros le kilogramme et les prix de la technologie des piles à combustible diminuant avec la production de masse.
Aujourd'hui, soutenu par de nombreuses initiatives gouvernementales et subventions de nombreux pays, le déploiement de cette technologie très prometteuse accélère. Des États comme la Californie, qui montrent l’exemple dans la transition vers une énergie propre, subventionnent activement les infrastructures hydrogène et encouragent l’adoption de camions à pile à hydrogène. En Europe, des programmes similaires soutiennent la recherche et le déploiement de cette technologie pour sécuriser la chaîne de valeur, et l’industrie énergétique s’organise pour développer les infrastructures de ravitaillement en H2. Des projets se multiplient, visant à implanter une centaine de bornes de recharge sur les grands axes routiers européens d'ici 2033. Ce soutien financier, combiné à l'engagement des entreprises pour une logistique plus durable, laisse présager un avenir où les défis d'aujourd'hui seront relevés, permettant aux camions à hydrogène de jouer un rôle central dans les transports de demain.
En quelques mots
Les piles à combustible à hydrogène représentent une solution prometteuse aux enjeux environnementaux et économiques du transport de marchandises, notamment pour les camions. En combinant autonomie supérieure, temps de ravitaillement rapides et charge utile préservée, cette technologie offre le meilleur des deux mondes : les performances et la facilité d'utilisation des moteurs thermiques, et une alternative elle aussi zéro émission aux véhicules électriques à batterie. Certes, des défis majeurs, tels que le manque d’infrastructures et les coûts élevés, doivent encore être surmontés. Cependant, grâce au soutien croissant du gouvernement sous forme de subventions et d’initiatives en matière d’énergie propre, le déploiement des camions fonctionnant à l’hydrogène est en bonne voie. Pour les gestionnaires de flottes et les constructeurs de camions, l’hydrogène pourrait bien être la clé d’un avenir plus durable, offrant une réponse aux besoins énergétiques tout en répondant aux exigences écologiques des transports modernes.