carburants et vehicules alternatifs vehicules electriques alimentes par pile a combustible...

CARBURANTS ET VEHICULES ALTERNATIFS

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VEHICULES ELECTRIQUES ALIMENTES PAR

PILE A COMBUSTIBLE (HYDROGENE)

Carlos Sousa

AGENEAL, Local Energy Management Agency of

Almada



RESUME

1. Fonctionnement d’une pile à combustible

2. Production, transport et stockage de l’hydrogène

3. Quelques propositions pour les constructeurs



FONCTIONNEMENT D’UNE PILE A COMBUSTIBLE




Echappement

Circuit de refroidissement

Air et eau

Hydrogène

Circuit de refroidissement

Traction électrique

Cathode




Principales caractéristiques

• Par pile : 0.5 – 1 V

• Intensité : 0.3 – 1 A cm2

• Puissance : 0.3 – 0.5 W/cm2




Exemple : 2 x 100 piles ( 40 cm x 40 cm)

2 x (100 x 0.7) x (40 x 40 x 0.375) = 2 x (70 V x 640 A) = 84 kW (114 CV)

Ballard 900

107 CV

72 kg

34 x 24 x 75 cm

Volume 61 L

1,3 kW / L




15 à 35 % 30 à + 50 %

Mélange air combustible

Bougie

Échappement : NOx, HC, CO, SOx

Chaleur : refroidissement à l’eau (125°C)

Échappement : vapeur d’eau

Combustible : hydrogène

Chaleur : (90°C) : refroidissement à l’eau

Moteur électrique



Pile à combustible pour un autobus de tourisme,MAN



DEFIS POUR L’AVENIR• Coût :

• 400 € / kW (7 x le prix d’un moteur traditionnel)

• Pile complète : 20 000,00 € (moteur 3 000,00 €)

• Fiabilité

• Réponse aux régimes transitoires

• Problèmes aux basses températures (inférieures à 0 ºC)

• Pollution en H2

• Adaptation du véhicule

• Besoin d’hydrogène (production, transport et stockage) !



La Ford Focus à hydrogène

Onduleur D/C

Convertisseur de suralimentation

Réservoir d’eau

Compresseur d’air

Réservoir de H2 gazeux

Condensateur Pompe à eau

Humidificateur air &

combustible

Module TIM (décharge statique)

Unité d’alimentation

Vanne thermostatique

calorstat

Inverseur d’air comprimé

Inverseur de débit de pompe à eau

Borne de boîtier des piles à combustible

silencieux d'admissionMoteur électrique / Boîte-pont Échangeur thermique Régulateur de voltage de pile



PRODUCTION, TRANSPORT ET STOCKAGE DE H2

1. Production “industrielle”

• Électrolyse de l’eau ? Gaz naturel ? Raffinerie ?

• Sources d’énergie renouvelable

• Réseau de distribution ? (Il n’existe pas !)

• Coût, investissements

• Sécurité et acceptation par le public




2. Production décentralisée (à la station-service)

• De quelle origine ? (Électrolyse de l’eau ? Gaz naturel ? Autre ?)

• Coût de l’équipement

• Sécurité et acceptation par le public




Indépendamment du lieu de production (station-service ou établissement industriel)

• Mode de remplissage

• Sécurité

• Durée du remplissage




Stockage à bord…

• Gaz comprimé à 300 bars ? (car sa densité est très faible)

• Liquide à –253 ºC ? (forte évaporation, faible densité)

• Matrice solide ? (rapport poids / volume)




3. Production à bord avec un reformeur embarqué

• De gaz naturel, méthanol, éthanol ?

• Essence ?

• Problèmes

• Efficacité du système

• Coût

• Technologie

• Émissions – Ne résout pas le problème du monoxyde de carbone



Necar 5 e Jeep Commander (2000; CH3OH)Necar 4 (1999)

Necar 1 (1994)

Necar 3 (1997; CH3OH)

Necar 2 (1996)



L’Hydrogen 1 d’Opel

• H2 liquide (75 litres ; 5 kg H2)

• Bloc de 200 piles (59/27/50 cm)

- 150 – 200 V; 90 kW/ 122 CV

- 68 kg

• Batterie auxiliaire

• Poids : 1 575 kg

• 0-100 km/h – 16 s

• Vitesse max. : 140 km/h

• *Gamme* : 400 km



PROJETS DE DEMONSTRATION - CUTE

• Projet CUTE : démonstration du fonctionnement d’autobus à piles à combustible à l’hydrogène (Clean Urban Transport for Europe)

• Projet de démonstration visant à tester et à évaluer la performance en situation d’exploitation régulière des autobus à hydrogène pour le transport public.

• 10 villes européennes (Barcelone, Madrid, Londres, Hambourg, Luxembourg, Estocolmo, Amsterdam, Stutgart, Stockholm, Porto)

• 3 autobus Daimler-Chrysler par ville

• Différentes méthodes de production d’hydrogène(énergies renouvelables - énergie hydraulique, gaz naturel, raffinerie)

• Évaluation des coûts, infrastructure, cycle de vie, émissions de substances, etc.



Merci de votre attention !

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