Les véhicules électriques à pile à combustible sont une proposition intéressante pour ceux qui veulent passer au vert, mais ils ne sont pas aussi largement disponibles que les véhicules électriques complets. Voici les avantages et les inconvénients de la technologie FCEV.
Les voitures électriques et voitures hybrides gagnent en popularité, en partie parce qu'elles contribuent à réduire la quantité d'émissions de carbone rejetées dans l'atmosphère. Mais ils ne sont pas la seule option pour une conduite plus respectueuse de l'environnement. Les voitures électriques à pile à combustible à hydrogène semblent sortir de la science-fiction, mais ces véhicules existent depuis plus longtemps que vous ne le pensez. Si vous êtes intéressé par une autre alternative au moteur à combustion, voici comment ils fonctionnent.
Comment fonctionne une voiture à hydrogène
Les véhicules à hydrogène sont un type de voiture électrique qui utilise des piles à combustible pour alimenter le moteur au lieu de compter principalement sur une batterie lithium-ion. Ces voitures à hydrogène ne brûlent pas de carburant comme les voitures à essence. Comme pour les véhicules électriques, les voitures hydrogène ne génèrent pas d'émissions nocives - le seul sous-produit est la vapeur d'eau. Puisqu'il s'agit de véhicules électriques, vous les entendrez également appelés véhicules électriques à pile à combustible (FCEV).
Les piles à combustible des voiture hydrogène sont de conception similaire à une batterie lithium-ion : elles ont une anode, une cathode et un catalyseur qui déclenche la séparation des électrons et des protons du gaz hydrogène pompé à l'intérieur. Comme les cellules lithium-ion d'une batterie de véhicule électrique, les voitures à hydrogène sont équipées de plusieurs piles à combustible fonctionnant simultanément pour générer de l'électricité. Cet ensemble de cellules s'appelle la pile à combustible à hydrogène.
L'hydrogène des réservoirs de carburant à bord de la voiture hydrogène se combine avec l'oxygène à l'intérieur de la pile à combustible pour générer de l'électricité via un processus appelé électrolyse inverse. Les électrons sont retirés de l'hydrogène gazeux, envoyés à travers le circuit pour alimenter le moteur et se combinent avec l'oxygène de l'autre côté du circuit pour former de la vapeur d'eau, qui est évacuée via l'échappement de la voiture hydrogène.
L'électricité générée par les piles à combustible à hydrogène peut emprunter deux voies selon la situation. L'énergie alimente directement le moteur électrique ou charge une petite batterie lithium-ion qui aide à alimenter le moteur et peut stocker l'énergie pour une utilisation ultérieure. Cette batterie capte également l'énergie du système de freinage régénératif du véhicule pour une utilisation ultérieure et stocke l'énergie excédentaire de la pile à combustible pendant la conduite à faible consommation d'énergie. Si plus de demande est placée sur le moteur, la batterie entre en action pour aider.
Différence entre voiture à hydrogène et voiture électrique ?
Alors que les gouvernements cherchent à respecter leurs promesses de réduire les émissions de carbone et de réduire l'utilisation de combustibles fossiles, de nombreux constructeurs automobiles recherchent des méthodes alternatives pour alimenter les voitures et autres véhicules. Cela comprend le développement de technologies pour les voitures électriques et celles qui fonctionnent avec des technologies de pile à combustible à hydrogène.
Avantages de l'hydrogène et des voitures électriques
Il existe un certain nombre d'avantages pour les voitures électriques et à hydrogène, qui concernent les technologies elles-mêmes ainsi que le support et la disponibilité de chaque type de véhicule.
- La voiture électrique
Concernant les voitures électriques, leur infrastructure est plus avancée que celle des véhicules à hydrogène. Les gouvernements du monde entier ont investi dans des infrastructures telles que des bornes de recharge dans les stations-service existantes et les aires de repos sur les autoroutes, les parkings des centres commerciaux et même sur le côté de certaines rues. certains pays offrent également des subventions pour l'achat et l'installation de bornes de recharge domestiques.
Les véhicules électriques sont également moins chers que les voitures à hydrogène, tandis que le coût de la recharge est également inférieur pendant les heures creuses du réseau, ce qui fait des véhicules électriques un bon investissement à long terme.
Les voitures électriques fonctionnent silencieusement et ne produisent pas de gaz d'échappement, ce qui signifie qu'il n'y a pas de bruit ou de pollution de l'air, et qu'elles ne consomment pas d'énergie à l'arrêt.
Les moteurs électriques sont également fiables en raison de l'absence de pièces mécaniques mobiles (par rapport aux moteurs à combustion).
- La voiture hydrogène
Les voitures à hydrogène offrent de nombreux avantages similaires à ceux des voitures électriques, y compris l'absence très importante d'émissions polluantes.
Bien que le processus de production d'hydrogène gazeux puisse être complexe, il s'agit de l'élément le plus abondant dans l'univers, ce qui signifie que l'hydrogène est une source de carburant renouvelable.
Les voitures à hydrogène sont également beaucoup plus rapides à faire le plein que les voitures électriques, tout en offrant une plus grande autonomie que les véhicules électriques. L'hydrogène a des piles à combustible à prolongateur d'autonomie qui offrent des autonomies de plus de 350 kilomètres et des temps de charge de seulement 5 à 10 minutes.
Inconvénients de la voiture hydrogène et la voiture électrique
Malgré les avantages offerts par les voitures électriques et à hydrogène, il existe un certain nombre d'inconvénients avec les deux types de véhicules, bien que ceux-ci puissent être, et soient, traités par l'industrie.
- Voiture électrique
Le plus gros inconvénient des voitures électriques est peut-être l'autonomie par rapport au temps de recharge. Cela dépend de la batterie et du type de borne de recharge utilisée, mais d'une manière générale, l'autonomie et les temps de ravitaillement rendent la conduite sur de longues distances en voiture électrique plus difficile qu'avec des moteurs à hydrogène ou à combustion traditionnels.
Bien que les bornes de recharge haute puissance permettent une recharge plus rapide, elles peuvent également être plus coûteuses à utiliser. Par exemple, en Allemagne, où les bornes de recharge facturent au kilowattheure, les bornes de recharge à forte puissance coûtent environ dix euros de plus par kilowattheure (généralement 0,30 euro par kilowattheure), mais peuvent coûter jusqu'à 0,90 euro par kilowattheure. heure sur les réseaux non partenaires. Les coûts de recharge varient également d'un pays à l'autre, la France facturant 2,25 euros pour parcourir 100 kilomètres (sur la base d'une moyenne de 15 kWh aux 100 kilomètres), tandis que la même distance coûterait 3 euros au Royaume-Uni.
Ces problèmes peuvent être atténués par l'utilisation d'un système de moteur hybride électrique/à combustion, où le système de moteur traditionnel peut agir comme une sauvegarde ou un support pour la batterie.
- Voitures à hydrogène
Le principal problème des voitures à hydrogène est le manque d'infrastructures pour soutenir leur utilisation. Le manque de stations de ravitaillement signifie que, pour beaucoup, les véhicules à hydrogène ne sont tout simplement pas encore une option viable. Cependant, on pense que l'infrastructure hydrogène est facile à développer et donc, avec un investissement et un soutien appropriés, ce problème pourrait être résolu.
L'autre grande difficulté de l'hydrogène est son coût. Les voitures à hydrogène ne sont pas bon marché et les prix du ravitaillement varient considérablement d'un pays à l'autre. Par exemple, le coût de ravitaillement en carburant d'une voiture à hydrogène est quatre fois supérieur à celui de la recharge d'une voiture électrique aux États-Unis. Cependant, cela devrait également changer, le coût des piles à combustible à hydrogène ayant déjà chuté de plus de 80 % ces dernières années.