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Autonomie des voitures électriques, les progrès 2013 et les solutions – Partie 2 (la partie1 a été supprimée)

1 - Les PAC / FC pour APU des PL ou Prolongateur d’Autonomie / Range Extender des VEB : développements en cours dans les différentes technologies de PAC / FC :

Technologie SOFC : en SOFC ils seront vers 2016 d’un prix compétitif car il y a un programme aux USA de la DoE / SECA pour les APU des PL de 3 à 20 kW avec 4 groupes industriels principaux et des financements publics depuis 10 ans avec des objectifs de performances très valables et de coût en série de 400 à 700 $/kW qui s’est terminé en 2012 ; de plus en Europe il y a aussi 3 ou 4 sociétés valables en SOFC qui seront prêtes pour ce marché (Topsoe FC, Delphi, etc.) . Les SOFC pour ces applications utiliseront toutes sortes de carburants tels que du diesel, de l’essence ou de l’éthanol et un reformeur simple car la SOFC accepte un mélange riche en H2 mais aussi avec du CO.

Technologie PEMFC : elles seront prêtes aussi à cette date (Powercell, Hydrogenics, Symbio F Cell en France, etc.) mais elles seront peut-être un peu plus chères car elles ont besoin d’hydrogène très pur venant d’un reformeur et d’un purificateur ou directement d’H2 comprimé ou en hydrure mais les variantes HT / PEMFC , fonctionnant vers 160 °C (au lieu de 90 °C pour les PEM classiques), seront plus compétitives que les PEMFC à température classique par suite d’un nombre plus faible de périphériques, d’un meilleur rendement global et d’une tolérance plus grande au CO (reformeur et purificateur moins cher).

Technologie DMFC : Enfin, n’oublions pas celles en DMFC (SFC Energy, Oorja Protonics, etc.)  pour les puissances de 50 W à 5 kW pour APU de petite puissance, chargeur de batterie embarqué de chariot électrique et prolongateur d’autonomie de petit VEB ou de 2 à 3 roues électriques. Elles existent déjà mais elles seront encore plus compétitives vers 2015.

2 – Commonalité avec les PAC / FC pour applications stationnaires: – Des unités de 500 W à 30 kW sont déjà en série et compétitives pour des applications stationnaires telles que des générateurs de secours pour télécoms ; de plus les applications CHP pour petit résidentiel « fourniture combinée de Chaleur et de puissance électrique » sont en phase présérie et seront en grande série vers 2015 en Asie, USA et Europe. Toutes ces PAC / FC donneront aussi par leur commonalité et synergie sur le stack et sur beaucoup de périphériques des gains de compétitivité pour les applications transport traitées dans cet article.

3 – Commonalité avec les APU pour VMCI: Les PAC / FC pour les applications PA / RE pour VEB et celles pour les APU « Auxiliary Power Unit » ou « Générateur Auxiliaire de Puissance » pour VMCI sont des produits d’une même famille technologique car elles ont les mêmes contraintes d’environnement (température, vibrations, corrosion, poids, volume, etc.), la même gamme de puissance (200 W à 30 kW environ), la même gamme de prix de marché et les mêmes clients. Ces PAC / FC seront en grande série et compétitives vers 2015 pour les APU des PL et bus : un très grand marché existe aux USA surtout mais aussi en Europe du Nord, résultant de l’interdiction de maintenir en marche le MCI des PL et Bus (scolaires en particulier) plus d’1 à 3 minutes au ralenti ou dans un véhicule à l’arrêt : réglementation « anti – idling ». Il faut donc un APU de quelques kW pour alimenter tous les organes électriques de ces véhicules, la climatisation en particulier, l’ « hotel load ». Ces APU sont actuellement à petit MCI mais il y a beaucoup de développements de telles unités en PAC. On peut signaler Ceres Power (UK), Powercell (Suède), Webasto (RFA), Topsoe FC (Dk), Delphi (USA, Europe), Cummins  (USA), FCE (USA), ClearEdge (ex UTC), Ballard/Idatech (USA), Hydrogenics (Canada, USA), Adaptive Materials (USA), etc.

Rappelons aussi qu’il existe depuis plus de 5 ans des petits APU (100 à 1000 W) avec plus de 13 k unités vendues pour les applications véhicules de loisirs et petits utilitaires spécifiques à MCI (camping-cars en particulier) en technologie DMFC : ils sont compétitifs et SFC Energy (RFA) en est le principal acteur.

4 – Commonalité avec les PAC / FC seule source électrique pour la propulsion des chariots électriques de tous types ou avec les Chargeurs embarqués à PAC / FC des batteries au Pb de ces chariots électriques: Il y a aussi une forte commonalité entre cette application et celle des prolongateurs d’autonomie des VEBs. Le marché pour les chariots en pleine expansion aux USA: Pour la propulsion totale des chariots, il aura déjà dépassé plus de 5 k unités de 4 à 10 kW en opération soit plus de 4 MW en opération fin 2012 ; plus de 70 grandes sociétés, comme Coca-Cola, Walmart, BMW, etc. les utilisent dans leurs usines ou entrepôts. Débuts de commercialisation en Europe faits en 2011. Les sociétés importantes proposant des solutions pour ces applications sont souvent les mêmes que celles indiquées aux § précédents mais on peut y ajouter d’autres telles que Ballard, Nuvera, H2Logic et Plug Power, toutes en PEM et H2 comprimé ou hydrure.

Par ailleurs, on a aussi des chargeurs embarqués pour les batteries au Pb qui sont des petites DMFC de 200 à 1000 W et sont aussi en série aux USA (Oorja Protonics (USA) par exemple).

5 – Conclusion de cette Partie 2

Au § 1, on a indiqué les développements importants en PAC / FC de 3 à 20 kW faits dans les différentes technologies qui donneront de produits compétitifs vers 2016. Dans les § 2, 3 et 4, on a signalé les synergies et commonalités des produits PAC / FC de 500 W à 30 kW pour les applications diverses telles que les applications stationnaires (télécoms et CHP), les APU pour VMCI / PL et Bus, la propulsion des chariots électriques divers, etc.

Tous ces produits en forte série vers 2016 vont permettre aux prolongateurs à PAC / FC des VEBs d’être compétitifs vers cette date et de donner une solution écologique à l’autonomie de ces véhicules électriques.

NB - La partie 1 a été supprimée car obsolète et remplacée par d'autres articles sur les VEB "Voitures Electriques à Batterie"

Texte publié le 25 juin 2013 et modifié le 13 avril 2014.