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Optimiser les piles à combustible pour que le bus électrique devienne une option attrayante

Les bus électriques à pile à combustible (FCEB) fonctionnant à l’hydrogène sont à la fois respectueux de l’environnement et économes en énergie, mais la disponibilité et la fiabilité de leurs systèmes de pile à combustible doivent être améliorées. Pour garantir à tout moment les meilleures conditions de fonctionnement des FCEB, une initiative de l’UE a introduit des systèmes de contrôle avancés qui évaluent l’état des piles à combustible.

Transports et Mobilité
Énergie

Augmenter la disponibilité et la fiabilité des FCEB s’est avéré difficile pour plusieurs projets financés par l’UE. Une de ces initiatives était CHIC, qui a mesuré une disponibilité de seulement 70 % des bus à hydrogène contre 96 % pour leurs équivalents diesel. «Cela a donné une mauvaise réputation aux bus à hydrogène», explique Federico Zenith, coordinateur du projet Giantleap financé par l’UE. L’équipe Giantleap a développé des méthodes pronostiques pour les systèmes de piles à combustible, à savoir les piles à combustible elles-mêmes et des composants supplémentaires comme les compresseurs, souvent plus critiques pour la fiabilité. «Nous avons suivi une approche d’extension de gamme, où les piles à combustible et les réservoirs d’hydrogène sont fixés à un bus à batterie afin de servir de station de charge embarquée et peuvent être facilement retirés et remplacés par les opérateurs en cas de dysfonctionnements», explique Federico Zenith.

Des algorithmes sur l’usure des piles à combustible

Les partenaires du projet ont conçu un algorithme qui permet d’obtenir une durée de vie de 15 000 heures de fonctionnement continu pour les piles à combustible par rapport à l’objectif initial de 12 000 heures. Ils ont également développé des algorithmes qui déterminent l’état de dégradation d’une pile à combustible en quelques secondes. Ces algorithmes ont été testés avec succès sur des piles de taille normale. «Nous avons pu expliquer les pannes de compresseurs soumis à des conditions transitoires anormales qui ont provoqué une usure plus élevée et qui sont la principale cause de défaillance des systèmes de pile à combustible», rapporte Federico Zenith. Les projections de coûts pour le prototype du système de pile à combustible sont encourageantes. De plus, l’équipe a démontré avec succès la faisabilité d’un prolongateur d’autonomie pour les bus à batterie circulant sur la voie publique, mais sans passagers réels. La possibilité de remplacer le prolongateur d’autonomie en cas de dysfonctionnement augmente considérablement la disponibilité du bus. La grande capacité de la batterie lui permet par ailleurs de terminer son parcours en cas de dysfonctionnement en cours d’utilisation. Enfin, les chercheurs ont approfondi le phénomène de régénération des piles observé pour la première fois dans le cadre du projet Sapphire antérieur. «Nous disposons désormais d’une meilleure compréhension des conditions dans lesquelles nous pouvons récupérer une certaine dégradation des piles que l’on pensait auparavant irréversible, même s’il existe encore quelques autres explications possibles de ces mécanismes», note Federico Zenith.

Une expérience de projet positive qui débouche sur des partenariats fructueux

Giantleap a suscité beaucoup d’intérêt pour la technologie des piles à combustible chez le partenaire du projet Bosch Engineering, un important fabricant allemand de pièces et d’accessoires pour véhicules automobiles. «L’entreprise a utilisé plus de ressources que prévu pour tirer le meilleur parti de ce projet, clairement considéré comme stratégique», explique Federico Zenith. À la fin du projet, Bosch Engineering a annoncé une coopération stratégique avec PowerCell, producteur suédois de piles à combustible. La société a également commencé à collaborer avec Nikola Motors, constructeur américain de camions électriques, sur leur prochain engin à hydrogène Nikola Two. «Giantleap a contribué à une meilleure compréhension des processus de dégradation des piles à combustible et de leurs systèmes», conclut Federico Zenith. «Augmenter la durée de vie et la fiabilité du système de pile à combustible devrait augmenter la disponibilité des FCEB tout en réduisant leur coût total de possession.»

Mots‑clés

Giantleap, pile à combustible, bus, système de pile à combustible, prolongateur d’autonomie, bus électriques

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