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Faire la plein d'hydrogène en moins de 3 minutes

Le coût des véhicules à hydrogène a commencé à baisser et certaines villes européennes ont entrepris de bâtir certaines des infrastructures nécessaires. Un nouveau protocole assurant un ravitaillement des véhicules à hydrogène en 3 minutes ou moins représente une étape supplémentaire vers le développement des transports basés sur l'hydrogène.

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L'UE considère que la mise au point d'alternatives aux véhicules fonctionnant à l'essence est un élément clé de sa stratégie de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2). Une étape importante dans cette direction est l'utilisation de véhicules à pile à combustible dont le cycle de vie ne produit quasiment pas de CO2. Même les moteurs à combustion interne les plus optimisés n'émettront probablement pas moins de 110 grammes de CO2 par kilomètre. Les principaux constructeurs automobiles sont prêts à produire en masse des véhicules à pile à combustible. Cependant, le succès commercial de ces véhicules est conditionné par la construction d'une nouvelle infrastructure de ravitaillement en hydrogène. Il est difficile de garantir l'efficacité du processus de ravitaillement pour toutes les différentes conditions ambiantes. Bénéficiant du soutien financier de l'UE, le projet HYTRANSFER (Pre-normative research for thermodynamic optimization of fast hydrogen transfer) a été lancé pour améliorer le ravitaillement des véhicules à hydrogène. Son objectif était de réduire le montant des investissements et les coûts opérationnels tout en améliorant la fiabilité des stations de ravitaillement et en réduisant le temps de l'opération. Les expériences ont montré qu'il y a peu de transfert de chaleur entre l'hydrogène et la paroi du réservoir. Même lorsque l'hydrogène à l'intérieur du réservoir atteint une température de 85 °C (la température maximale spécifiée dans les réglementations, les codes et les normes applicables aux réservoirs embarqués), la température de la paroi du réservoir restera inférieure. L'utilisation de la thermodynamique pour déterminer les relations entre l'hydrogène injecté, les paramètres de remplissage tels que le débit d'hydrogène et la température ambiante, peut aider à optimiser le processus de transfert de l'hydrogène. Comme l'explique le nouveau coordinateur du projet Jan Zerhusen, de Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH en Allemagne: «Grâce à une vaste campagne d'expérimentation et à une modélisation thermodynamique poussée, nous comprenons maintenant beaucoup mieux les conditions de température à l'intérieur des systèmes de réservoirs concernés. À partir de ces nouvelles connaissances, nous avons pu proposer des améliorations pour le ravitaillement en hydrogène.» Il poursuit en ajoutant que «le projet a développé un nouveau protocole innovant pour le ravitaillement des véhicules, ainsi que les recommandations associées en matière de réglementations, codes et normes. Ces réalisations ont été présentées aux parties prenantes concernées. Grâce au protocole que nous proposons, le montant de l'investissement et les coûts de fonctionnement d'une station de ravitaillement en hydrogène peuvent être considérablement réduits. Ce protocole permet en outre de raccourcir les temps de ravitaillement, un avantage appréciable pour les clients.» Le protocole de HYTRANSFER entraîne une réduction significative de la température de refroidissement, qui passe de -40 °C à -20 °C environ. Il est ainsi possible de réduire les investissements et les coûts de fonctionnement de l'unité de refroidissement, qui constitue un élément central des stations de ravitaillement. Les profits des exploitants de stations pourraient connaître une augmentation atteignant 20 000 euros par an. En ce qui concerne les clients, la réduction de la durée du ravitaillement, ainsi que les prix de l'hydrogène, pourraient constituer l'incitation nécessaire pour adopter ou continuer à utiliser des véhicules fonctionnant à l'hydrogène. M. Zerhusen fait remarquer que «nous sommes actuellement au début de la construction d'une infrastructure de ravitaillement en hydrogène, ainsi qu'au début du déploiement des véhicules à pile à combustible. Une introduction tardive du protocole de ravitaillement proposé risquerait d'imposer des modifications des stations ou des réservoirs des véhicules existants, entraînant des coûts non nécessaires.» En ce sens, l'équipe de HYTRANSFER a achevé une série de tests sur des réservoirs et systèmes de réservoirs fournis par des partenaires industriels. Elle a également analysé les possibilités d'optimisation du processus de transfert d'hydrogène dans le cadre des réglementations, codes et normes en vigueur, afin de permettre l'adoption du nouveau protocole de ravitaillement par les organismes internationaux.

Mots‑clés

Ravitaillement en hydrogène, piles à hydrogène, HYTRANSFER, thermodynamique, protocole de ravitaillement

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