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Les Véhicules à Hydrogène :  solution complémentaire pour les transports en 2030 (camions et bateaux inclus).

1 – Introduction

Dans les solutions du transport de l’avenir, les piles à combustibles ou FC (acronyme anglais) ont-elles une place vis-à-vis des VE à batterie, des hybrides essence/batterie et des MCI (moteur à Combustion Interne) à carburants améliorés ou nouveaux?

Les FCEV sont-ils une solution complémentaire à celles indiquées ci-dessus ?

Les FC ont une longue histoire depuis  leur utilisation réussie sur le module de service des capsules Apollo en 1968 et après.

Mais dans les 10 dernières années environ leur expansion industrielle s’est accélérée. (voir les tableaux et chiffres 2014 - 2018)

De plus à Davos en 2016 les industriels ont décidé de créer le « H2 Council »; fin 2018 ils sont maintenant 53, représentant bien les 5 régions: USA / Canada, Japon, Chine, Corée et Europe Ouest / Nord.

2 – Quantité de FCs en opération dans le monde en 2019

Total de 2014 à 2018 des FCs livrées dans le monde : 2,46 GW

Transport: total 1,40 GW et 0,56 GW en 2018: le transport a dépassé le stationnaire depuis 2016 !

Stationnaire: total 1,0 GW et 0, 24 GW en 2018

Europe : livraisons très faibles sur toute la période car en majorité en  Asie et Am. Du Nord (volume  livraisons 2018 assez identiques dans les 2 régions) .

PEMFC (technologie Proton Exchange Membrane à 100 °C): 1,62 GW et SOFC (technologie oxyde solide 700 °C): 330 MW (en forte progression).

3 – VP « véhicules particuliers » ou « véhicules privés »

 Total  des VP « véhicules particuliers » en opération en 2019 : 9 à 10 000 dans le monde: USA surtout (Californie principalement), Europe de l’Ouest (Allemagne, France, Scandinavie), Japon, Corée, etc. Hybridation avec batteries pour accélération et récupération freinage.

Hyundai : Tucson en 2013 et NEXO en 2018; environ 1 000 en service en 2019

Toyota : Mirai
en 2016: environ 7 500 en service en 2019. Dont 100 + taxi Hype en service à Paris !

Honda: Clarity en 2016: environ 1 000 en service en 2019.

MB: GLC F-Cell petite série en 2019 pour l’Allemagne.

Chine: SAIC (présérie) et Great Wall Motors (prototypes) mais ce pays  se concentre sur VUL et bus. 

H2: environ 5 kgs comprimés sous 700 bars dans un réservoir en composite. Remplissage en 3 à 5 mn.

Mirai: caractéristiques: Consommation: 0,76 kg H2 / 100 kms ; Autonomie: 500 kms ; Poids: 1 850 kgs ; FC de 114 kW (56 kg); batterie NiMH de 1,6 kWh; moteur électrique synchrone à aimants de 113 kW ; Prix 2019 France: 79 000 euros

En 2022/2025 le nombre des FC/VP aura fortement augmenté dû à:

Création de nouvelles stations distribution H2 (voir article à venir) .

Baisse de coût des FC et de l’ H2

Offre accrue des CTRs: les 4 déjà existants + BMW, Ford, Nissan, GM, Audi, PSA, Kia, SAIC, Great Wall Motors, Chery, etc.

Pays concernés: expansion aux: USA/Canada, Europe Ouest et Nord, Chine, Japon, Corée, etc.

4 – Bus et Autocars

Total sur les routes en 2019 : 400 / 500 dans le monde: Classement: Europe de l’Ouest 1, Chine 2, Japon 3, USA 4, Corée 5. Hybridation avec batteries pour accélération et récupération freinage. FC sert aussi de prolongateur d’autonomie d’un Bus VEB.

 Stacks ou « cœurs de piles » en français, viennent de Ballard, Hydrogenics, Toyota, Foresight Energy (Chine), Re-fire technology, etc.

Très forte expansion programmée pour 2022 / 2025 dans les 5 pays signalés, Chine surtout.

La SOFC va aussi être utilisée en plus de la PEMFC qui restera prédominante.

Toyota: SORA nouveau modèle 2019/2020

Re-Fire Technology (Chine) fabrique des stacks mais aussi des bus complets à FC

(et des VUL).

Foton Motors (Chine): a livré dans son pays 200 FC bus en 2018/2019 et 1 000 programmés pour 2023. JV avec MB et Cummins depuis longtemps (2004/2006).

Datong (Chine): 200 FCs livrés à SAIC en 2018 pour mettre sur ses FC bus en Allemagne.

BYD (Chine): un peu , et  beaucoup de BEB !!.

5 – VUL et PL

 Total des VUL véhicules utilitaires légers » et PL « poids lourds » en opération en 2019 :

 1 - VUL : 1 000 environ surtout en Chine, souvent la FC dans ce segment augmentant l’autonomie du BEV.

  2 – PL MD et HD : 30 environ en 2019/2020 aux USA, Japon, Corée et Chine, toujours hybridés avec batterie (accél et freinage) .

Hyundai s’est lancé dans les PL
, avec au moins 1 000 en commande pour 2020/2024.

Nikola Motors  USA
: 800 en commande pour 2023 .

Toyota : « Portal » grande série vers 2022/2025.

Ballard et Hydrogenics: stacks livrés aux CTRs de PL aux USA et Chine en 2018/2025. Ex: 500 livrés par Ballard à Re-Fire Tech en 2018
.

Chine , Japon et Corée: programmes importants PL / VUL pour 2025 et FCs issus des 3 pays en question.

USA: programmes en VUL, par exemple avec FedEx et UPS pour 2022/2025
. En PL c’est en cl 8 !

Europe: programmes en VUL pour 2022/2025 (par exemple en 2019 JV Symbio de Michelin / Faurecia). En PL pas assez d’informations fiables.

6 – Trains et Trams

Trains : Solutions FC plus économiques que l’électrification classique des trains régionaux car sans besoin d’une infrastructure lourde et plus faible consommation électrique opérationnelle. Nécessite un peu de batterie pour accél/récup freinage.

Tram en Chine avec FC Ballard avec stack « Velocity » 200 kW pour la compagnie CRRC Sifang, opérationnel en 2019/2020.

Train Alstom en Allemagne avec FC Hydrogenics 200 kW. H2 de Linde électrolyse viendra d’éolienne en 2025.

Train Siemens Mireo avec FC Ballard 200 kW, opérationnel vers 2021.

Divers : Japon: train en essai; Toronto: projet, UK: projet; etc.

Pour 2025 / 2030 : Suites importantes des programmes de réalisations et nouveaux projets dans ces domaines en  Chine , Europe de l’Ouest  et du Nord (Allemagne en premier), Corée , Japon, Canada, USA, etc.          

7 - Bateaux :

Pression sur les CTRS de bateaux; trop de pollution (teneur en Soufre trop forte du fioul, etc.), trop de consommation, trop de bruit dans les ports, etc. La FC, de 1 à 5 MW, peut être une solution, en PEMFC et/ou SOFC, avec H2 ou gaz divers, pour la propulsion (et pour l’APU « Auxiliary Power Unit » dans les ports).

Bateaux divers : débuts de projets et programmes pour sortie en 2025/2030 en bateaux de croisière,  ferries, fluviaux, etc.

Ballard: accord avec ABB : projet propulsion bateau de croisière FC type PEM taille 2 à 5 MW.

Hydrogenics : à San Francisco réalisation pour la GGZEM Co avec FC 360 kW d’un bateau pour passagers, opérationnel en 2020.

Ballard: pour un ferry en Ecosse de Ferguson Marine FC 360 kW, opérationnel en 2021. H2 viendra d’une éolienne !

Norvège: vise 2030 pour une énergie propre pour tous ses transports (routes, mer et air). A suivre !

8  – Techniques de production de l’H2 (article à venir en 2020 )

9 – Stations de distribution d’H2 dans le monde (article à venir en 2020)

10 - Conclusion :

En 2030 : Les FCH2 seront vraiment une solution complémentaire pour les transports vis-à-vis des 3 autres solutions : électriques à batterie, des hybrides et des MCI (moteur à combustion interne) à biocarburants. Le % des 4 solutions en 2030 ne peut pas être prévu mais les 2 dernières solutions (hybrides et MCI) resteront majoritaires. 

La Chine sera leur marché no 1, les 4 autres marchés (Japon, Corée, USA/Canada, Europe Ouest/Nord) en 2,3,4,5 et en 6 Inde, Australie/NZ et Asie SO et en 7 le reste.

Leur % sera fort en bus et VUL / PL , car leur impact sur la pollution des villes est important. Les PL routiers seront aussi à fort % en 2030/2040.

VP : bon % en grande routière seulement, aux USA/Canada en 2025/2030 (et en Europe Ouest/Nord vers 2040). Pour les villes les VE à batterie auront un fort % .

Les trams et trains: marché en croissance en 2030 / 2040, en Chine, Japon, Corée et Europe de l’Ouest (Allemagne, UK, Scandinavie.), Canada, USA, etc.

Les bateaux : marché en développement pour les ferries, bateaux fluviaux et bateaux de croisière (pour les Caraïbes par exemple), en USA/Canada, Europe, Japon, Chine, etc.

Annexe:

Sociétés importantes en FC ; Ballard, Hydrogenics, Plug Power, Powercell, Nedstack, Ceres Power, Toyota, Foresight Energy, Re-fire technology, Honda, Hyundai, etc.

Sociétés importantes en H2 : Air Liquide (a pris 19% d’Hydrogenics), Linde, ITM Power, NEL, Air Products, etc.

JV, prise de participation, sociétés en Chine et contrats de développement : beaucoup existent et augmentent  en 2018/2025 entre les partenaires ci-dessus et aussi avec des CTRS comme Weichai Power. 

NB - Les projets et prototypes d'avions à FC seront traités dans un article en 2020.  

Article mis sur mon blog le 20 04 2019  et modifié le 25 04 2019