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Hyundai versus Tesla: la bataille de l’électrification des camions

Posté le par Pierre Thouverez dans Innovations sectorielles

La Suisse a annoncé le 19 septembre 2018 qu'elle passe commande de 1000 camions à hydrogène fabriqués par le sud-coréen Hyundai. Si tout se passe bien ils seront délivrés entre 2019 et 2023. La société H2energy produira l'hydrogène, du moins dans un premier temps, par électrolyse au niveau d'un barrage hydroélectrique et il sera acheminé par camion jusqu'à une station-service. Un choix pertinent ?

«Le Sud-coréen fait le pari que ces modèles seront sur les routes avant les camions électriques que prévoit de fabriquer Tesla» a rapporté l’agence Reuters. 8 réservoirs embarqués permettent de transporter 32 kilos d’hydrogène (500 KWh d’énergie utile). L’ensemble réservoirs + H2 pèse 640 kg. La pile à combustible (190 kW) pèse 95 kg. Si l’on ajoute la batterie qui accompagne la PAC on arrive à un total d’environ 800-900 kilos. Le moteur électrique a une puissance de 350 kW, ce qui signifie qu’il y a une batterie d’appoint d’une puissance de 160 kW.

Le même camion en version 100% batterie moderne (200 Wh/kg, Tesla) aurait besoin d’une batterie de 2,5 tonnes pour parvenir à la même autonomie (400 km). Soit un différentiel d’1,6-1,7 tonne. Le camion pèse 18 tonnes (à vide) et sa charge maximale est de 34 tonnes.  La solution H2 permet d’avoir un dixième de capacité utile en plus. A noter que Volvo a révélé un camion électrique à batterie 100% autonome et sans cabine, ce qui permet un gain de masse très appréciable, ce qui compense le surpoids lié à la batterie.

La consommation énergétique du camion H2 (WtW) est deux à trois fois supérieure à celle du camion à batterie. Et la consommation d’énergie constitue l’essentiel du coût kilométrique par tonne de marchandise transportée. La rémunération du chauffeur (qui deviendra égale à zéro avec les camions 100% autonomes) et l’usure du camion sont secondaires. Et la durée de vie des batteries Tesla est supérieure à celle du système H2.

Au final le modèle n’est viable que parce l’hydrogène est produit pour l’instant par électrolyse directement au niveau d’un barrage, donc avec une électricité à très bas coût, et sans frais de réseau. Et du fait d’une exemption de la taxe de 40 CHF aux 100km. «L’hydrogène étant pour le moment exonéré d’impôt (impôt sur les huiles minérales, RPLP, etc.) il occasionne des frais de carburant par distance parcourue comparables à ceux occasionnés par l’essence et le diesel

Dans l’hypothèse d’un kWh hydroélectrique de barrage à 3 c€ le coût du kilo d’H2 peut être estimé à environ 2€. Soit 64 € les 400 km en camion H2. Le camion à batterie équivalent alimenté par une électricité aussi bon marché ne coûte que 500 kWh x 3 c€/kWh = 15 € les 400 km, ce qui est 4 fois meilleur marché. L’hydrogène doit être transporté par camion jusqu’au stations-service. S’affranchir du coût du transport de l’électricité mais ajouter en parallèle un coût de transport de l’hydrogène, est-ce pertinent ? Selon un expert de l’Agence Internationale de l’Energie, «l’approvisionnement des stations-service par camion, terriblement inefficace, est à proscrire», ajoutant qu’il vaut mieux amener l’électricité jusqu’aux stations-service par le réseau (éventuellement renforcé) et produire sur place l’hydrogène par électrolyse. «Quand les contraintes de place et la réglementation le permettent c’est effectivement à privilégier» confirme Yorick Ligen, doctorant de l’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) travaillant sur les infrastructures hydrogène.  Des photos des camions transporteurs d’hydrogène sont disponibles sur le site de l’entreprise suisse H2energy, partenaire d’Hyundai. 10 kilomètres séparent le la centrale hydroélectrique d’Aarau (16 MW, 109 GWh/an), où est produit l’hydrogène, et la station service d’Hunzenschwil en Argovie.

En Dordogne EDF va probablement produire de l’hydrogène à partir d’hydroélectricité provenant d’un barrage. EDF injecte parfois de l’air dans l’eau au niveau des turbines hydrauliques pour baisser la production électrique (effacement). Cette hydroélectricité peut servir pour produire de l’hydrogène. «Mais il ne sera pas facile de rentabiliser l’investissement dans des électrolyseurs utilisés sporadiquement» souligne l’expert de l’AIE.Si l’intégralité des 109 GWh produits annuellement par la centrale hydroélectrique d’Aarau étaient utilisés pour l’électrolyse puis la compression (hypothèse d’un rendement global de 70%), on produirait 2.300 tonnes d’hydrogène  (33 kWh/kg) chaque année. Sachant qu’un kilo d’H2 correspond à 12 km en camion (32 kg pour 400 km), la production hydroélectrique annuelle du barrage d’Aarau correspond à 27,6 millions de kilomètres en camion H2. Ou 27.600 km par an et par camion (75 km/jour) pour une flotte de 1000 unités. 1000 camions électriques au même kilométrage consommeraient deux à trois fois moins d’énergie, d’où un moindre impact sur les écosystèmes naturels: construire un barrage n’est pas neutre sur le plan environnemental. Si seulement 2% de l’électricité du barrage est utilisée pour l’électrolyse, alors seulement quelques dizaines de camions pourront être alimentés. Gâcher de l’hydroélectricité pour produire de l’H2, n’est-ce pas dommage ?

«Devant les difficultés d’emploi du gaz hydrogène, il est encore possible que les véhicules hybrides de demain soient plutôt dotés d’un petit moteur thermique en guise de prolongateur d’autonomie. Et on remplira des réservoirs bien plus petits avec de l’essence synthétisée à partir d’hydrogène vert»  estime l’expert de l’AIE. Avec ces carburants synthétiques plus besoin alors de consommer de platine pour fabriquer des piles à combustible: 0,5 g/kW selon l’ENS Cachan, soit 80 grammes dans le cas du camion d’Hyundai. Les réserves mondiales de ce métal sont estimées à seulement 13 kT. Plus besoin non plus ni des stations-service à hydrogène qui coûtent trois fois plus cher que les stations essence, ni des super-chargeurs ultra-rapides pour batteries.

Mais l’arrivée des batteries solid-state sur le marché durant la décennie 2020, multipliant d’un facteur 2 à 3 la densité énergétique, pourrait changer complètement la donne. Le concept de prolongateur d’autonomie deviendrait alors désuet. Nul besoin alors d’une double motorisation électrique + thermique, ce qui est coûteux. Ces batteries solides pourraient porter l’estocade finale aux rêves de véhicules hydrogénés, dans toutes ses variantes.

Pour aller plus loin

Posté le par Pierre Thouverez


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