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Posté le 24/11/2016 à 06:00 par Philippe Schwoerer - Lu 4820 fois - 15 commentaires


Les batteries mieux que les piles à combustible pour réduire les émissions de CO2 ?


Une étude réalisée par des scientifiques des universités de Stanford et Munich, respectivement installées aux Etats-Unis et en Allemagne, publiée sur 9 pages dans la livraison de novembre de la revue Energy conclut que les voitures électriques à batteries sont une solution moins onéreuse que les véhicules à pile à combustible pour réduire les émissions de dioxyde de carbone. Au moins en Californie, où 92 millions de dollars ont été mobilisés afin de créer un réseau complet de 50 stations d’avitaillement en hydrogène pour 2017.

Hydrogène

Nombreuses sont les personnes qui, lorsqu’elles sont interrogées sur ce qu’elles pensent des voitures électriques, affirment croire davantage aux véhicules à hydrogène. Parmi elles, un pourcentage assez élevé à ne pas bien connaître le domaine. Beaucoup ont encore en tête l’image d’un engin comme la BMW Hydrogen 7, équipé d’un moteur thermique classique alimenté par le gaz contenu dans un réservoir. Une solution abandonnée au profit d’une architecture qui associe une voiture électrique sur laquelle est installée une pile à combustible dont le rôle est de produire à bord l’électricité exploitée ensuite par le moteur. Rappeler que la voiture à hydrogène est aujourd’hui d’abord une voiture électrique étonne encore beaucoup de monde !

Projection

Les auteurs de l’étude intitulée « Evaluating co-benefits of battery and fuel cell vehicles in a community in California » ont anticipé, entre autres, une baisse des coûts de production des véhicules électriques qui les mettrait à égalité avec leurs équivalents thermiques en 2025. Ils pointent que les infrastructures nécessaires pour alimenter au final les piles à combustible pour la mobilité n’apportent que peu d’avantages énergétiques. Pire, ils estiment que les véhicules à PAC hydrogène exigent plus du double d’énergie électrique, par rapport aux engins à batterie de traction, pour les faire avancer. Candidat au doctorat à l’université technique de Munich et ancien chercheur invité au GCEP (Global Climate and Energy Project) de Stanford, Markus Felgenhauer a dirigé la rédaction du document. Il explique : « Nous avons examiné comment l’adoption à grande échelle de véhicules électriques affecterait la consommation totale d’énergie dans une communauté, tant pour les bâtiments que pour les transports ». Pour résumer le message principal de l’étude : la plupart des collectivités californiennes ont intérêt à investir dans les voitures à batterie de traction pour réduire leur empreinte carbone, plus économiques que les VE à PAC en raison de leur moindre coût à l’achat et à l’utilisation et d’une efficacité énergétique nettement plus élevée.

Des études pour faire les bons choix

Egalement rédactrice de l’étude, Sally Benson, directrice du GCEP, justifie le rôle du document : « De telles études sont nécessaires pour identifier les voies les plus économiques et les plus efficaces pour la décarbonisation profonde du système énergétique mondial ». Objectif principal : aider les décideurs à faire les bons choix. Au-delà de la question principale qui était de savoir laquelle, de la batterie ou de la pile à combustible, est la moins onéreuse pour réduire les émissions de carbone, il s’agissait aussi de s’interroger sur la capacité de la technologie hydrogène à fournir de l’énergie propre pour le chauffage et l’éclairage des bâtiments. Les rédacteurs sont biens conscients qu’aucune des 2 solutions n’est totalement exempte de rejets de CO2. Pour les voitures électriques à batterie, le moyen de produire l’électricité a une importance considérable. Aux Etats-Unis, de nombreuses centrales thermiques fonctionnent en permanence. Pour autant, ce schéma énergétique ne privilégie pas davantage l’hydrogène obtenu en dérivé du gaz naturel par un procédé industriel qui émet du dioxyde de carbone comme sous-produit. L’étude écarte l’électrolyse solaire pour fractionner l’eau en gaz propre, étiquetant la technique comme très énergivore et coûteuse.

Los Altos Hills

Est-ce une simple coïncidence : la ville de Los Altos Hills (Californie) sélectionnée par les auteurs de l’étude pour leur projection n’est qu’à une poignée de kilomètres de Palo Alto, siège de Tesla. Sa situation en fait un cas particulier, puisque Los Altos Hills bénéficie d’un ensoleillement qui autorise une capacité de production solaire inhabituellement élevée dans le comté de Santa Clara, et que son pourcentage en véhicules électriques est le plus élevé de Californie. C’est ce dernier point qui a dû être décisif, car dans le scénario imaginé, le rapport VE/TV est de 38/62%. En 2035, selon les scientifiques associés à l’étude, les batteries et piles à combustible seront largement utilisées, tandis que l’énergie solaire et les électrolyseurs seront compétitifs par rapport au réseau électrique. Ils sont aussi partis du principe que l’hydrogène serait produit localement. Ils ont tenu compte du coût de fabrication des panneaux solaires, des électrolyseurs, des batteries, etc., et des émissions de dioxyde de carbone à la production. Les chercheurs ont également évalué les avantages potentiels de la solution hydrogène, qui pourrait être une solution de stockage de l’électricité d’origine solaire produite en journée pour une utilisation différée ou en alimentation de l’éclairage et du chauffage des bâtiments.

Avantage aux batteries

Pour affirmer que les VE à batteries seront mieux placés que ceux à hydrogène dans la lutte contre les émissions de CO2, Markus Felgenhauer s’appuie sur les résultats de la projection : « L’analyse a montré que pour être compétitifs en termes de coûts, les véhicules à pile à combustible devraient être vendus moins chers que les véhicules à batterie ». Ce qui ne serait pas le cas en 2035. En outre, à cette époque, le stockage de l’énergie solaire, non utilisée en temps réel, par transformation en hydrogène, ne bénéficierait que très peu à l’alimentation des immeubles pour les chauffer et les éclairer. Les auteurs de l’étude estiment que leurs conclusions sont applicables à bien des sites de Californie particulièrement exposés au Soleil. Ce qui, implicitement, signifie qu’avec des données différentes concernant la capacité des territoires à exploiter des sources renouvelables d’énergie pour obtenir de l’électricité, une enquête adaptée serait nécessaire. Pour autant, le travail en serait quelque peu mâché par celui des scientifiques des universités de Stanford et Munich impliqués dans la démarche ici exposée.


Mots clés : véhicule électrique | voiture électrique | hydrogène | pile à combustible | PAC | étude | Stanford | Californie | Los Altos Hills
Catégories : Voiture électrique |

Commentaires

Posté le 24-11-2016 à 09:45:13 par Marlot

On veut présenter la voiture à hydrogène comme une voiture propre - qui ne rejette que de l’eau ! - grâce à de l’hydrogène produit par électrolyse à partir de solaire ou d’éolien, mais son bilan économique est désastreux !
En effet, quand j’ai 1 kWh d’énergie renouvelable, je le stocke dans une batterie qui alimentera le moteur d’un véhicule électrique, aux roues duquel je retrouverai 0,8 kWh.
Si je dépense ce kWh dans une électrolyse, que je récolte de l’hydrogène qu’il me faudra comprimer (énergie du compresseur), transporter, stocker à nouveau dans un réservoir de voiture, que je transforme en électricité dans une pile à combustible qui alimente le moteur électrique d’une voiture électrique, aux roues de celle-ci, je ne retrouve plus que 0,2 kWh, QUATRE fois moins que dans le cas précédent. Y a pas photo !
Et c’est parce que toutes ces étapes dans le processus de transformation de l’énergie contenue dans l’hydrogène entraînent des pertes de rendement et au moment où on traque les pertes d’énergie, personne ne peut se permettre un tel gaspillage.

La vérité, c’est qu’actuellement, 95 % de la production d’hydrogène est d’origine fossile et que depuis plusieurs dizaines d’années, le lobby pétrolier et le lobby gazier financent les recherches sur la voiture à hydrogène pour tenir en échec la voiture électrique à batterie qui ne consomme aucun des carburants produits par ces branches de l’industrie.

Posté le 24-11-2016 à 11:26:21 par mullaure

Malgré les lobbys, il semblerait que les batteries lithium soient privilégiées pour l’instant par les constructeurs automobile.

Posté le 25-11-2016 à 13:06:26 par vachinu

la batterie est une étape dans l’électrification de la mobilité qui conduira ensuite à la recharge par induction
La pile à combustible necessite de l’hydrogène d’abord fossile malheureusement et ensuite bio mais nécéssitant toujours une logistique lourde à cause de sa faible densité à température et pression ambiante
Le genie du VE est qu’il se connecte au reseau C’est une extension du reseau électrique. Cette petite extension du vecteur électricité est totalement mutante pour tout le système énergétique, permettant non seulement une meilleure éfficacité énergé0tique de la mobilité mais en plus une synergie forte avec le...reseau.Il y a là un paradoxe à méditer la connextion au systéme pour une plus grande centralisation du système le rend plus efficace.

Posté le 26-11-2016 à 12:01:56 par Phenix

Le rendement global du stockage par batterie est meilleur admettons.Par contre le poids des batteries actuelles au Lithium n’est il pas un frein à l’électromobilité? Exemple :la batterie de 22 kWh de Zoe pèse 300 kG et son autonomie est de 150 km .La techno va s’améliorer et dans ce mème poids on va peut ètre stocker 30 kW ,cad atteindre 250 km .Cette techno n’atteint elle pas ses limites du fait de son poids par kWh stocké ?

Posté le 27-11-2016 à 10:15:43 par beru

Cher phenix, a peine publié votre post vous êtes déjà hors jeu. La zoe vient de doubler sa capacité dans le même volume de batterie. .. densité x2 en 4 ans....
A part ça la batterie n’a aucun avenir

Posté le 29-11-2016 à 17:34:38 par Nico

Toute technologie permettant de vivre mieux, avec de l’air propre, avec une reduction de notre impact sur notre planète est bonne à prendre. 3mn de recharge pour h2 vs un peu long pour la batterie, le poids, l’autonomie et le déchet en fin de vie.
Je ne sais pas ce qui est le mieux mais s’il vous plaît regardez dans la globalité. ...et trop de lobbys derrière tout ça !

Posté le 30-11-2016 à 14:39:50 par Steph

juste qlqs questions, quel cycle de vie des batteries est pris en considération dans l’étude, voir même celui des panneaux solaires, et leur recyclage en fin de vie.
Sur les Zoe quel est le tps de vie des batteries...
Et sur la création d’hydrogène, Bio / Fossile, quels sont les matériaux résiduelle, ont ils un valorisation ?
Et dans la Globalité il vaut mieux des Véhicules Elec et Hydro que Thermique.

Posté le 02-12-2016 à 09:40:23 par Nico

Et je vous rappel que c’est en grande majorité avec de l’énergie nucléaire que l’on recharge ces dernières.
Que c’est en grande majorité avec de l’énergie nucléaire puis un peu de gaz et de fioul que l’on fabrique ces batteries que l’on transporte ces batteries et que recycle celles ci.
Je vous laisse méditer sur le fait quune voiture chargé au nucléaire est écologique.

Posté le 02-12-2016 à 10:57:59 par Luck

Attendons le nouveau format de cellule 21700 pour la conception des batteries Li-Ion avec 60% de capacité supplémentaire....
Tesla a fait un trés bon choix sur le type de cellules componsant les packs batterie.

Posté le 02-12-2016 à 12:02:11 par electronlibre

@ Nico
Vous savez qu’il y a aussi des lobbies derrière l’H2, que plus de 90% de l’H2 est fabriqué à partir "d’énergie fossile", que cette fabrication utilise de l’énergie majoritairement nucléaire, que le transport et le stockage de l’H2 demande aussi beaucoup d’énergie.

Donc oui il faut méditer, mais de façon réellement objective!
Rien n’est simple dans ce monde...

Posté le 02-12-2016 à 13:23:15 par Nico

Objectivement? si vous dite que le nucléaire est mieux .!
http://www.moteurnature.com/28667-la-honda-clarity-fuel-cell-est-arrivee-en-europe

Posté le 03-12-2016 à 16:17:32 par electronlibre

Ai-je dis que le nucléaire est mieux?
Je mettais simplement en exergue que toutes technologies demandent de l’énergie. Il y a une cinquantaines d’années, la France a décider de s’en remettre au nucléaire civil pour son indépendance énergétique.
Je n’y peut rien, vous n’y pouvez rien, c’est ainsi, on ne refera pas l’histoire. D’autant que le lobby nucléaire est devenu très influent, dans les cercles des pouvoirs politique et économique.
La fabrication d’une PAC H2 est elle plus ou moins énergivore ou couteuse que celle d’une batterie Li-ion? Je ne sais pas!

Dans l’article de Moteur Nature, vous remarquerez que la Honda n’est pas pour la France, normal le réseau de distribution du H2 est
inexistant. Les véhicules à PAC H2 sont très rares en France et c’est peut être mieux ainsi pour le moment. Pour le future, tout est possible, on peut espérer de nouvelles technologies d’hydrolise permettant de se passer des "fossiles" et plus économiques en énergie.
Mais j’espère aussi voir arriver pour la mobilité électrique, des technologies à surgénérateurs. Il faut chercher dans toutes les directions.

Posté le 13-12-2016 à 21:31:53 par Marlot

Ceux qui reprochent à la voiture électrique de consommer de l’énergie d’origine nucléaire devraient comprendre que leur cuisinière, leur frigo, leur ordinateur, leur chauffage (souvent), leur lessiveuse, leur lave-vaisselle, leur sèche-linge, leur téléphone, etc., consomment aussi de l’énergie d’origine nucléaire.
Est-ce une raison pour stigmatiser tous ce appareils ?

Posté le 15-04-2017 à 19:22:57 par Maugis

Bonjour, pour se faire une idée exacte des avantages et des inconvénients pour l’humanité de telle ou telle solution énergétique, il est indispensable d’avoir une vision globale avec projection sur le long terme. Toute approche économique prenant en compte les prix et les valeurs relatives d’aujourd’hui, ne permet pas de conclure de façon définitive. Cette étude ne prend pas en compte le stockage de l’énergie, technique absolument indispensable lorsque la source primaire est le soleil ou le vent. Dans tous les cas de figure, seule une solution satisfaisante en matière de stockage, sera à privilégier. Sur le long terme, en complément avec le STEP (Stockage d’Energie par Pompage), l’électrolyse de l’eau et la production d’hydrogène, paraît être la meilleure solution pour la production massive d’énergie à partir du soleil et du vent. A côté du mix énergétique va, très rapidement, s’imposer le mix "stockage". En plus du STEP et de l’hydrogène, et pour satisfaire différents critères techniques, ce mix stockage devra probablement être complété par d’autres techniques (batteries, volant à inertie, air comprimé, etc.).Le gros avantage de l’hydrogène propre, il ne faut pas l’oublier, c’est qu’il permet à la fois de stocker presque indéfiniment l’énergie et d’alimenter la mobilité. Les piles à combustible de grande dimension permettent d’alimenter le réseau à la demande, les piles à combustible de petite dimension, utilisées pour la mobilité, permettent d’utiliser le surplus d’hydrogène et autorisent une plus grande autonomie des véhicules que les batteries. Il restera probablement à confirmer l’intérêt des batteries pour la mobilité urbaine et l’intérêt de l’hydrogène pour les grandes distances. De la même manière, il y aura probablement un choix à faire entre l’utilisation de la filière hydrogène, exclusivement pour alimenter le réseau ou pour alimenter également la mobilité à grande distance.

Posté le 15-04-2017 à 19:22:57 par Maugis

Bonjour, pour se faire une idée exacte des avantages et des inconvénients pour l’humanité de telle ou telle solution énergétique, il est indispensable d’avoir une vision globale avec projection sur le long terme. Toute approche économique prenant en compte les prix et les valeurs relatives d’aujourd’hui, ne permet pas de conclure de façon définitive. Cette étude ne prend pas en compte le stockage de l’énergie, technique absolument indispensable lorsque la source primaire est le soleil ou le vent. Dans tous les cas de figure, seule une solution satisfaisante en matière de stockage, sera à privilégier. Sur le long terme, en complément avec le STEP (Stockage d’Energie par Pompage), l’électrolyse de l’eau et la production d’hydrogène, paraît être la meilleure solution pour la production massive d’énergie à partir du soleil et du vent. A côté du mix énergétique va, très rapidement, s’imposer le mix "stockage". En plus du STEP et de l’hydrogène, et pour satisfaire différents critères techniques, ce mix stockage devra probablement être complété par d’autres techniques (batteries, volant à inertie, air comprimé, etc.).Le gros avantage de l’hydrogène propre, il ne faut pas l’oublier, c’est qu’il permet à la fois de stocker presque indéfiniment l’énergie et d’alimenter la mobilité. Les piles à combustible de grande dimension permettent d’alimenter le réseau à la demande, les piles à combustible de petite dimension, utilisées pour la mobilité, permettent d’utiliser le surplus d’hydrogène et autorisent une plus grande autonomie des véhicules que les batteries. Il restera probablement à confirmer l’intérêt des batteries pour la mobilité urbaine et l’intérêt de l’hydrogène pour les grandes distances. De la même manière, il y aura probablement un choix à faire entre l’utilisation de la filière hydrogène, exclusivement pour alimenter le réseau ou pour alimenter également la mobilité à grande distance.



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