Comment fonctionne une voiture à hydrogène? | e-Mobility

L’utilisation d’hydrogène renouvelable comme carburant est un aspect essentiel de notre mission pour un avenir avec zéro émission nette de dioxyde de carbone. Les piles à combustible jouent un rôle particulièrement important pour les usages professionnels tels que les véhicules utilitaires et les taxis, car elles peuvent être rechargées en trois minutes et offrent immédiatement une grande autonomie. Les piles à combustible s’inscriront dans l’avenir sans émissions, car les véhicules fonctionnant uniquement sur batterie ont atteint leurs limites et ne peuvent plus répondre à certains besoins en matière de mobilité.

Une pile à combustible se compose d’une membrane électrolytique, d’une électrode négative et d’une électrode positive, ainsi que de deux séparateurs. Elle ne génère en soi qu’environ un volt. Dans le cadre de la construction de véhicules, des centaines de cellules de pile à combustible sont donc assemblées en série pour former une unité appelée pile à combustible. Celle-ci fournit suffisamment d’électricité pour alimenter une voiture à hydrogène. Les piles à combustible ne se retrouvent pas seulement dans les véhicules, mais aussi dans le domaine stationnaire qui exploite l’électricité et la chaleur produites.

La pile à combustible transforme l’hydrogène du réservoir et l’oxygène de l’air en courant électrique qui à son tour entraîne le moteur électrique et charge la batterie en cas de besoin.

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Densité énergétique des piles à combustible

Dans la mesure où l’hydrogène peut être stocké sous différents états (par exemple liquide ou gazeux), il est généralement mesuré en kilogramme. Un kilogramme d’hydrogène contient trois fois plus d’énergie que l’essence ou le diesel sans toutefois produire de dioxyde de carbone (CO₂) lors de son utilisation. Dans le Vivaro-e HYDROGEN, la pile à combustible génère elle-même une puissance électrique de 45 kW et fonctionne de concert avec le groupe motopropulseur électrique de 100 kW et la batterie lithium-ion de 10,5 kWh. Il en résulte une propulsion régulière et silencieuse associée à une grande autonomie.

Combustion à froid

La combustion à froid est un concept parfois utilisé pour décrire le processus qui se déroule dans les piles à combustible, bien qu’il ne s’agisse pas réellement d’une combustion. En effet, dans une pile à combustible, aucune combustion ne se produit: même si on brûlait de l’hydrogène, il n’y aurait pas de fumée. Lors de la combustion à froid, l’oxygène de l’air ambiant et l’hydrogène sont transformés en électricité dans la pile à combustible au cours d’une réaction chimique (à 80° C).

Un stockage stable de l’énergie

L’hydrogène présente l’un des grands avantages de stocker l’énergie de manière presque illimitée. L’énergie accumulée par un véhicule entièrement à batterie électrique se dégrade avec le temps. En revanche, un véhicule à pile à combustible stocke l’énergie dans des molécules d’hydrogène, ce qui constitue un mode de stockage de l’énergie extrêmement stable et durable. L’énergie contenue dans les réservoirs d’un véhicule à pile à combustible est donc disponible à tout moment.

Le développement de la pile à combustible

Depuis des décennies, Opel est à la pointe de la recherche et du développement en matière de FCEV: de la modélisation des systèmes à la construction des véhicules et à l’exploitation des flottes, en passant par le stockage, la sécurité et le ravitaillement en hydrogène. L’HydroGen1, le premier FCEV d’Opel basé sur l’Opel Zafira, a été présenté en 2000 comme preuve de concept. À partir de 2008, une flotte de véhicules Opel HydroGen4 a démontré les capacités de la technologie de l’hydrogène dans le cadre du Clean Energy Partnership (CEP), un projet de démonstration multipartite soutenu par le gouvernement allemand. Les connaissances acquises dans le cadre du projet HydroGen ont servi de base à d’autres développements et ont abouti au premier produit prêt à être commercialisé, à savoir le Vivaro-e HYDROGEN.

Comment fonctionne la propulsion par pile à combustible à hydrogène?

La pile à combustible transforme l’hydrogène contenu dans le réservoir et l’oxygène de l’air en électricité qui entraîne à son tour le moteur électrique et recharge la batterie si nécessaire.

Réservoirs d’hydrogène à haute pression

L’une de nos principales découvertes en matière de véhicule à hydrogène a été le développement de réservoirs d’hydrogène à haute pression de 700 bars. Ceux-ci permettent de stocker suffisamment d’hydrogène sous forme gazeuse à des températures normales sans avoir à le refroidir, de sorte que les véhicules peuvent être immobilisés sur des périodes prolongées sans que leur autonomie ne soit réduite. Dès 2002, nous avons construit et exploité le premier FCEV au monde avec un réservoir haute pression de 700 bars: l’HydroGen3. Aujourd’hui, tous les constructeurs automobiles utilisent cette technologie.

La sécurité avec l’hydrogène

Le Vivaro-e HYDROGEN stocke l’hydrogène à 700 bars dans des réservoirs haute pression en fibre de carbone installés sous l’espace de chargement. Certifiés par le TÜV allemand, ces réservoirs sont extrêmement robustes et conçus pour résister à des chocs violents. Le véhicule est équipé de systèmes de sécurité complets, en particulier des capteurs qui, dans le cas improbable d’une fuite d’hydrogène, verrouillent automatiquement les soupapes de sécurité et arrêtent le véhicule.

Où sont installées les piles à combustible dans le Vivaro-e HYDROGEN?

Les piles à combustible se trouvent, avec le moteur électrique, dans le compartiment moteur.

Où se trouvent les réservoirs du Vivaro-e HYDROGEN?

Les trois réservoirs à haute pression de 700 bars sont installés sous l’espace de chargement, dans le dessous de caisse. C’est là que se trouve la batterie de traction sur le Vivaro 100% électrique.

Quels avantages présente le Vivaro-e HYDROGEN?

Le Vivaro-e HYDROGEN n’émet aucune émission au niveau local, offre une grande autonomie, un temps de ravitaillement de trois minutes et la même charge utile que la version à propulsion traditionnelle.

Un équipement supplémentaire est-il nécessaire pour utiliser le Vivaro-e HYDROGEN ?

Non. Le Vivaro-e HYDROGEN peut faire le plein en trois minutes dans les stations de ravitaillement en hydrogène. Il est en outre possible de recharger directement la batterie haute tension.