Par Nick Buccheri, président, Amériques, Discrete Automation chez Emerson
La poursuite de la décarbonisation entraîne de profonds changements dans le secteur des transports, plaçant l’industrie au bord d’une transformation monumentale.
Le régulateur de réduction de pression à deux étages TESCOM série HV-3500 est spécialement conçu pour être utilisé à bord des véhicules industriels et commerciaux à pile à combustible à hydrogène. Le HV-3500 permet aux fabricants de maximiser le rendement énergétique et de maintenir les flottes sur la route sur de plus longues distances. (Image gracieuseté d'Emerson)
Aborder et prévenir les impacts les plus extrêmes du changement climatique constitue désormais une stratégie centrale pour les gouvernements et les industries du monde entier. L’introduction d’une législation englobant des objectifs ambitieux de zéro émission nette de carbone a incité tous les secteurs, y compris les transports, à rechercher des méthodes innovantes de décarbonisation.
Le secteur des transports contribue actuellement à 29 % des émissions totales de gaz à effet de serre des États-Unis, offrant une opportunité significative de réduire son empreinte carbone grâce à une technologie économe en énergie et à faibles émissions.
Se contenter de limiter ou de capter les émissions de carbone des véhicules alimentés aux combustibles fossiles ne suffira pas à long terme. L’objectif ultime d’un progrès substantiel de l’industrie et d’atteindre les objectifs de zéro émission nette est clair : tous les véhicules doivent produire et transférer de l’énergie sans émissions de carbone.
Les entreprises du secteur des transports investissent dans diverses solutions énergétiques sans carbone, reconnaissant qu’il n’existe pas d’approche unique pour atteindre zéro émission nette. Même si les véhicules électriques à batterie connaissent une croissance rapide, ils ne peuvent à eux seuls relever le défi ; les véhicules à hydrogène comblent les écarts de performance.
Progrès dans les véhicules sans carbone
Les réglementations gouvernementales, accompagnées d’une technologie établie à zéro émission nette, stimulent le passage des combustibles fossiles aux sources d’énergie sans carbone à plusieurs étapes. L’adoption de multiples voies technologiques, allant de l’amélioration de l’efficacité des moteurs à combustion interne à la promotion de l’adoption de véhicules électriques à batterie par le biais d’incitations, soutient l’investissement dans le potentiel des véhicules électriques à pile à combustible à hydrogène (FCEV).
Des solutions telles que le régulateur de pression de ventilation TESCOM série 26-2000 sont conçues pour fournir un contrôle de processus sûr, fiable et précis dans l'industrie de l'hydrogène. (Image gracieuseté d'Emerson)
Les véhicules électriques à batterie ont connu une croissance rapide au cours des 15 à 20 dernières années. Malgré l’amélioration de l’efficacité du stockage des batteries et de la consommation d’énergie, ils restent plus adaptés aux courtes distances. Leur kilométrage limité entre les recharges les rend inadaptés aux déplacements longue distance typiques du camionnage commercial. Un camion longue distance alimenté par batterie peut être confronté à des difficultés, soit pour transporter la même charge, soit pour nécessiter des arrêts de recharge plus fréquents en raison du poids de la batterie lourde.
Tirer parti de l’infrastructure existante
Les infrastructures industrielles et technologiques existantes peuvent faciliter la transition vers la décarbonisation. L'adaptation de la technologie existante des moteurs à combustion interne à la combustion de l'hydrogène présente une alternative pour des applications spécifiques, comme les machines lourdes nécessitant des rafales de puissance élevées.
Malgré des inconvénients tels que les émissions, la combustion de l’hydrogène peut constituer une alternative viable à la technologie des piles à combustible à hydrogène dans des applications spécifiques. Bien que la combustion de l’hydrogène ne produise pas d’émissions de dioxyde de carbone (CO2), elle génère des émissions d’oxyde nitreux (NOx) lorsque l’hydrogène brûle avec de l’azote gazeux (N2). Cependant, le rendement des piles à combustible à hydrogène dépasse généralement 50 %, tandis que la combustion de l'hydrogène donne un rendement de 25 à 30 %.
Facteurs critiques de la décarbonisation
Le poids joue un rôle central lorsque l’on compare les piles à combustible à hydrogène au stockage par batterie, en particulier pour le transport de marchandises sur de longues distances. Pour un stockage d'énergie équivalent, les piles à hydrogène sont plus légères que les batteries, permettant aux camions équipés de piles à hydrogène de transporter un tonnage similaire à celui des camions diesel. Les réservoirs d’hydrogène se rechargent beaucoup plus rapidement que les batteries des camions, maximisant ainsi le temps de trajet sur les trajets longue distance.
Variété d'options
Soutenue par des initiatives gouvernementales et des projets mondiaux, l’industrie de l’hydrogène est appelée à connaître une expansion rapide.
Véhicules commerciaux
La technologie de l’hydrogène dans les camions de fret longue distance présente une opportunité importante de décarboner un segment clé du transport. Les camions fonctionnant à l'hydrogène offrent des temps de ravitaillement plus courts et des distances de déplacement plus longues entre les arrêts par rapport aux camions électriques à batterie. Par exemple, une flotte suisse de camions à hydrogène a parcouru plus de 3 millions de kilomètres depuis 2020. De grandes entreprises de biens de consommation testent également des semi-remorques à hydrogène pour remplacer leurs flottes diesel.
Transport public
De plus en plus d'applications de piles à combustible à hydrogène sont explorées dans les transports publics, comme en témoigne le fait que la ville de New York a reçu une subvention pour ses deux premiers bus à pile à combustible et ses stations-service. Ces bus devraient transporter des passagers d’ici fin 2024.
Les trains
L’intégration de générateurs électriques à pile à hydrogène dans les trains de voyageurs peut remplacer les locomotives diesel-électriques. Ces trains transporteront suffisamment d’hydrogène pour les voyages longue distance, permettant ainsi d’espacer les infrastructures de ravitaillement en hydrogène et de faciliter la transition vers la technologie des piles à combustible à hydrogène.
« Hydrarail », utilisant de l'hydrogène embarqué, a déjà été annoncé. En Allemagne, un train de voyageurs propulsé par une pile à combustible à hydrogène a parcouru 1 175 kilomètres sans faire le plein de son réservoir d’hydrogène en 2018.
Tracer une voie plus verte
S’appuyer uniquement sur une seule technologie risque de ralentir la transition vers un avenir sans émissions pour les transports. Les technologies de véhicules électriques à pile à combustible à hydrogène vert et à batterie sont prometteuses en termes de réduction substantielle des émissions de gaz à effet de serre du secteur. Au lieu d’un scénario « soit l’un soit l’autre », l’avenir réside dans l’adoption des deux technologies, compte tenu de leurs avantages uniques qui conviennent à divers segments de transport.
Bien qu’il ne soit pas aussi développé que la technologie électrique à batterie, l’hydrogène vert démontre son potentiel pour répondre aux principaux besoins en matière de transport. Grâce à des investissements stratégiques tout au long de la chaîne de valeur, l’industrie de l’hydrogène peut améliorer efficacement ses technologies et ses infrastructures, nous rapprochant ainsi de l’avenir sans carbone auquel nous aspirons.