Hydrogène : deux solutions à l'essai près de Lyon

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Au sein de ses locaux de Solaize, en Auvergne-Rhône-Alpes, l’IFP Energies Nouvelles (IFPEN) teste actuellement deux technologies envisagées pour la mobilité lourde : la pile à combustible et le moteur à combustion interne. 

 

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Essai de la pile à combustible au sein des locaux de l'IFPEN. © SABINE SERRAD

Entre la pile à combustible et le moteur à combustion interne... le cœur de l’IFP Energies Nouvelles (IFPEN) balance. Dans ses locaux de Solaize, l'organisation de recherche et de formation, intervenant dans les domaines de l'énergie, le transport et l'environnement, étudie deux solutions à hydrogène. Objectif : trouver une énergie alternative pour les matériels de mobilité lourde tels que les camions ou les engins de chantier.

 

Dans l'une des pièces de l'institut, le comportement d’un système pile à combustible (coeur de pile et auxiliaires) de 30 kW - le banc d'essai pouvant accueillir jusqu’à 210 kW - est tout d'abord analysé dans différentes conditions d’utilisation. Plus impressionnant en volume, le moteur à combustion - un 8 l diesel adapté à l’hydrogène - subit d'autre part des travaux de calibration dans une autre pièce. Ceux-ci sont réalisés pour le compte du consortium MH8, piloté par Renault Trucks et regroupant l’IFPEN, EDF, TotalEnergies et Prisme. L'IFPEN espère ainsi atteindre les performances désirées en termes de polluants (oxyde d’azote) en réglant le moteur. Le choix de cette technologie est déjà bientôt une réalité sur le terrain puisque le constructeur britannique Cummins prévoit de dévoiler ses camions à hydrogène au deuxième semestre de 2022. 

Pour aller plus loin dans ses expérimentations, l'institut a aussi déployé, en complément des deux bancs, des outils de modélisation, permettant de simuler des situations.

Pile ou moteur ?

A l'occasion d'une présentation de ses deux bancs d'essai, l'IFPEN a par ailleurs fait le point sur les avantages et inconvénients de ces deux technologies à hydrogène neutre en carbone à l’utilisation. D'après lui, la pile à combustible permet de réduire la taille de la batterie d’un véhicule électrique (jusqu’à 90 %) tout en offrant des gains sur l’autonomie et le temps de recharge. Cependant, son coût est élevé et elle est loin de la production industrielle. A l'inverse, s’appuyant sur les technologies éprouvées des moteurs à énergie fossile, l’outil de production du moteur à combustion interne hydrogène existe. “Sa robustesse est prouvée et sa maintenance facile” ajoute un expert Renault Trucks sur place. Point négatif : le moteur hydrogène émet cependant du bruit et de l’oxyde d’azote (NOx), alors que la pile à combustible uniquement de l’eau. Mais, ses émissions sont basses, “tellement loin du diesel” affirme Florence Duffour, cheffe de projet motorisation thermique hydrogène de l’IFPEN.

 

Sans oublier que le coût de l’hydrogène a un impact sur les technologies. “Une solution pile à combustible aura un meilleur rendement qu’une solution thermique, explique Bertrand Gattelier, responsable du programme motorisations et systèmes de l’IFPEN. En coût de possession, moins l’hydrogène sera cher, plus le moteur thermique sera avantageux, et inversement.” Une pile à combustible nécessite d’ailleurs un niveau de pureté de l’hydrogène, minimum 99,97 %, non nécessaire au moteur à combustion. De plus, ce dernier est insensible à son environnement extérieur. Alors que les propriétés intrinsèques de la pile à combustible ne lui permettent pas l’accès à un environnement poussiéreux, une température supérieure à 70 / 80°C et le gel, pour ne pas dégrader ses membranes. Une solution qui n’a donc pas sa place dans les entrailles des gros engins de chantier...

 

Séverine Fontaine