Une voiture à pile à combustible à hydrogène dans votre avenir?

Il ya un nouveau concurrent dans l’arène de la voiture électrique, sur lequel certains grands acteurs, y compris Toyota et Honda, parient gros. C’est le véhicule électrique à pile à combustible, ou FCEV.

Les FCEV utilisent de l'hydrogène, de l'oxygène et un catalyseur pour produire de l'électricité à bord, éliminant ainsi les batteries lourdes, volumineuses et coûteuses sur lesquelles reposent les voitures électriques à batterie.

Le réservoir d’une voiture à pile à combustible peut être rempli d’hydrogène comprimé en quelques minutes, un peu comme si on faisait le plein de gaz dans une voiture classique. C’est beaucoup plus rapide que les heures que peut passer une batterie électrique attachée à un cordon de charge électrique, et avec les FCEV capables de parcourir 250 km ou plus entre les pleins, ils peuvent éviter l’inquiétude de la portée qui a freiné l’enthousiasme des consommateurs pour l’électrique.

Mais à ce jour, il n’existe que deux modèles sur le marché de la vente au détail, un troisième devrait être lancé vers la fin de 2016. Les ventes se limitent aux régions métropolitaines de Los Angeles et de San Francisco / Silicon Valley, qui abritent presque tous les nation maigre poignée de stations de remplissage d'hydrogène.

Les voitures à piles à combustible ne sont pas bon marché. Il a été rapporté que les prototypes coûtaient 1 million de dollars aux fabricants. Les coûts ont considérablement diminué depuis, mais pour le moment, les FCEV sont réservés aux clients à revenu élevé.

Néanmoins, presque tous les grands constructeurs développent la technologie des piles à combustible, et près d’une douzaine de modèles devraient être lancés dans le monde d’ici à 2020.

Il y en a peut-être un dans votre avenir, alors jetons un coup d’œil à ce qui se passe et aux avantages et inconvénients d’une voiture à pile à combustible.

Les véhicules

La Hyundai Tucson FCEV, dont le contrat de location n’exerce qu’un contrat de location, a été la première sur le marché, avec 125 véhicules en circulation aux États-Unis depuis le lancement à la mi-2014. Le VUS compact loue 499 $ par mois pendant trois ans, ce qui inclut l’essence, l’entretien et l’assurance gratuits. Les clients Hyundai Tucson FCEV peuvent également prétendre à 5 000 USD du projet California Clean Vehicle Rebate.

La petite berline Toyota FCEV de Mirai a été lancée plus tôt cette année. Toyota loue la Mirai 499 $ par mois pendant trois ans, sans carburant ni entretien.

Alors que 80% des 270 Mirais envoyés à ce jour chez des concessionnaires ont été loués, vous pouvez également en acheter un. Le prix de Toyota est de 57 500 $ avant 20 500 $ d’incitatifs potentiels.

Les responsables de Toyota ont déclaré que, les systèmes de pile à combustible étant plus facilement évolutifs que les systèmes à batterie électrique, ils s'attendent à utiliser la technologie dans le futur, y compris des véhicules plus gros que ceux actuellement conçus avec la technologie à batterie électrique.

Suivant

La prochaine voiture électrique à pile à combustible qui arrivera sur le marché sera la Clarity Fuel Cell de Honda, une berline de taille moyenne prévue pour la fin de 2016. La société a annoncé qu'elle viserait un coût de location mensuel d'un peu moins de 500 USD, basé sur un prix de vente estimé à environ 60 000 USD. avant les incitations. Honda n’a pas dit s’il vendrait également les voitures (les versions à batterie électrique et hybride rechargeable de la Clarity arriveront plus tard).

Ford, Nissan et Daimler - qui fabrique les voitures Mercedes-Benz - développent conjointement la technologie des véhicules à pile à combustible. BMW travaille avec Toyota sur son propre FCEV, et General Motors a fait équipe avec Honda. On pense que Volkswagen, Audi et un certain nombre de constructeurs automobiles chinois développent également des voitures électriques à pile à combustible. Les véhicules de ces constructeurs sont attendus d’ici 2020.

Stations d'essence

À la mi-2016, il n'y avait que 23 stations-service d'hydrogène disponibles au public aux États-Unis, dont 20 en Californie. C’est pourquoi Hyundai, Toyota et Honda limitent les ventes à cet état pour le moment. Une douzaine de stations d'hydrogène sont prévues dans le nord-est, de Boston à New York. Les quatre premières stations devraient ouvrir en 2017.

Le plan californien de «l'autoroute de l'hydrogène» prévoit l'ouverture d'au moins 60 stations d'hydrogène dans l'État d'ici 2020, dont 50 d'ici fin 2017. Une station d'hydrogène récemment ouverte à mi-chemin entre Los Angeles et San Francisco autorise désormais les véhicules à pile à combustible voyager entre les deux zones.

La technologie

Les véhicules à pile à combustible peuvent sembler futuristes, mais leur technologie sous-jacente date de plus de 175 ans. La NASA utilise des piles à combustible pour produire de l’électricité dans les véhicules spatiaux depuis près d’un demi-siècle, et le premier véhicule moderne à piles à combustible - un tracteur de ferme - a été introduit en 1959.

La pile à combustible qui leur a donné son nom est un générateur thermochimique qui fait passer l’hydrogène sous pression à travers un catalyseur tel que le platine et extrait les électrons de l’hydrogène pour alimenter le moteur électrique de la voiture. Le système combine ensuite les molécules d'hydrogène avec l'oxygène de l'air pour les refroidir et expulse les «gaz d'échappement» sous forme de flux de vapeur d'eau.

Hydrogène

L’hydrogène qui rend cela possible n’est pas techniquement le carburant. Il ne fait que transporter les électrons qui constituent la matière première de l’électricité qui alimente le véhicule. Pour l’utilisation dans l’industrie automobile, il est comprimé à 10 000 livres par pouce carré et mesuré en poids. Un kilogramme (2,2 livres) de cet hydrogène comprimé porte à peu près la même quantité d'énergie qu'un gallon d'essence.

Étant donné que les systèmes d'alimentation à piles à combustible sont comparativement écoénergétiques, une Toyota Mirai peut parcourir plus de 300 km entre les recharges de son système d'alimentation de 5 kg. La Hyundai Tucson, plus lourde, consomme 265 kilomètres avec 5,5 kg d’hydrogène, et la gamme de la prochaine Honda Clarity a été définie comme «plus de 300 kilomètres» avec un réservoir de carburant de la même taille que celle de la Toyota.

L’utilisation de l’hydrogène comme carburant automobile étant si récente, il est difficile de la comparer au coût de l’essence. Toyota estime son coût actuel à 14 dollars le kilogramme. Le Mirai peut parcourir plus de 300 km avec ses 5 kg. Une utilisation accrue de l'hydrogène dans les voitures ferait baisser le prix, comme pour tout carburant.

Bien que l’hydrogène soit hautement inflammable, des tests menés par divers fabricants de réservoirs d’hydrogène et par des chercheurs de l’Université de Miami (Floride) ont montré que, lors d’accidents mettant en cause des réservoirs d’hydrogène, le gaz s'échappait vers le haut, ce qui signifiait que le véhicule. Les vapeurs d'essence, en revanche, sont plus lourdes que l'air et s'accumulent autour de la voiture à des concentrations pouvant être explosives. Étant donné que l'hydrogène est 14 fois plus léger que l'air, il se disperse rapidement, sauf dans un endroit confiné, tel qu'un garage.

Impacts environnementaux

Certains détracteurs de voitures à piles à combustible affirment que, bien que les véhicules n'émettent pas d'échappement, les FCEV ne présentent aucun avantage environnemental en raison des gaz à effet de serre générés par la production d'hydrogène, qui consomme énormément d'énergie.

Cependant, la plupart des études gouvernementales montrent que, dans le monde entier, les véhicules électriques à pile à combustible sont plus efficaces et moins nocifs pour l'environnement que les véhicules à essence et au diesel, en comparant complètement l'impact de la production et de l'utilisation de carburant.

À moins que leur hydrogène soit produit à l'aide de sources d'énergie renouvelables, les voitures à pile à combustible consomment moins d'énergie que les véhicules à batterie électrique. Les partisans soutiennent toutefois que leur plus grande gamme les rend plus conviviaux pour les consommateurs.

Toyota Mirai à la station service hydrogène: photo via Toyota.

John O’Dell est un écrivain spécialisé dans le domaine de l’automobile qui a couvert les voitures à carburant alternatif pour le Los Angeles Times et Edmunds.com. Il dirige maintenant le site Web The Green Car Guy. Email: [email protected].