Les moteurs à hydrogène sont plus attentifs au moment où le secteur des transports commerciaux définit sa voie vers la réduction et l’élimination des émissions de carbone. Avec cet article, vous pouvez maintenant trouver des réponses aux questions fréquentes sur les moteurs à hydrogène.
Un moteur peut-il fonctionner à l’hydrogène?
Absolument! Le fonctionnement des moteurs à hydrogène d’aujourd’hui est très semblable aux moteurs au gaz naturel et à essence en ce qui concerne son principe de fonctionnement et son architecture. Ils viennent de fonctionner avec de l’hydrogène , un carburant à zéro carbone. De plus, ils sont jumelés à des cylindres à essence haute pression, qui sont un moyen sécuritaire et pratique de stocker de l’hydrogène à bord.
Les moteurs à hydrogène sont-ils viables?
D’un point de vue technique, les moteurs à hydrogène sont parfaitement viables. Ils fonctionnent et sont fiables. Ils ne diffèrent que de petites façons des moteurs à combustion interne traditionnels, qui sont parmi les dispositifs mécaniques les plus fiables jamais créés.
La question la plus difficile pourrait être : les véhicules avec un moteur à hydrogène sont-ils viables ? La réponse; Ça dépend.
Dans certaines régions de la Californie (é.-u.), du Japon et de l’Europe, où il y a quelques dizaines de stations de ravitaillement accessibles publiquement qui pompent de l’hydrogène, les véhicules personnels fonctionnant à l’hydrogène sont une option. Cependant, dans la plupart des autres endroits, le ravitaillement serait un problème. Cela rend les moteurs à hydrogène seulement modérément viables pour les voitures personnelles et les VUS.
Les véhicules commerciaux, d’un autre côté, sont un bien meilleur ajustement pour les moteurs à hydrogène. Cela est particulièrement vrai pour les véhicules commerciaux faisant partie d’une flotte avec une « base d’accueil » centrale où un point de carburant dédié à l’hydrogène pourrait être créé. Les véhicules comme les camions à ordures, les camions de livraison, les véhicules des services d’urgence et plus encore sont de bons ajustements. C’est également le cas des camions régionaux et long-courriers, à condition que quelques stations de ravitaillement en hydrogène soient construites le long de routes maritimes choisies. Vous souhaitez en apprendre plus? Plongez dans les exemples de moteurs à hydrogène dans la mobilité et le transport.
Pourquoi n’y a-t-il pas plus de véhicules commerciaux alimentés par des moteurs à hydrogène ?
De nombreux exploitants de parcs commerciaux ont des objectifs visant à réduire leur empreinte carbone dans le cadre de leur stratégie plus large en matière de durabilité. Les moteurs à hydrogène peuvent contribuer de façon significative à l’accomplissement de ces objectifs en matière de durabilité, mais l’adoption généralisée de moteurs à hydrogène n’est pas là.
Le manque de production sérielle de moteurs à hydrogène pour les véhicules de transport commercial est une limitation clé. Pourtant, cela est sur le point de changer avec l’annonce récente que les entreprises Werner commenceront la validation et l’intégration des moteurs à combustion interne de 15 litres de Cummins dans ses véhicules.
Le coût en capital des nouveaux véhicules équipés de moteurs à hydrogène sera différent de celui des véhicules alimentés au diesel; entre-temps, les points communs de conception entre les moteurs à hydrogène et au diesel entraîneront des moteurs à hydrogène devenant abordables pour une technologie d’alimentation à émissions presque nulles.
La préparation à l’infrastructure de l’hydrogène est un autre facteur limitant pour certaines applications de véhicules commerciaux, mais pas toutes. Comme indiqué ci-dessus, certaines applications de véhicules commerciaux sont des applications viables pour les moteurs à hydrogène. Comme plus de véhicules avec des moteurs à hydrogène se rendre sur nos routes, cela profite également à l’accumulation d’infrastructure d’hydrogène.
Enfin, faire fonctionner un véhicule à l’hydrogène n’est pas nécessairement moins coûteux que d’exploiter le même véhicule à essence ou au diesel, du moins en l’absence d’incitatifs gouvernementaux. Cette équation, cependant, pourrait changer au cours des prochaines années. Le principal moteur de ce changement est un ensemble de nouvelles réglementations conçues pour freiner les émissions de CO2 des camions lourds et moyens en Europe, en Chine et dans plusieurs États américains. Pour les fabricants de véhicules et les exploitants de parcs touchés par ces règles, le passage aux moteurs à hydrogène pourrait fort bien s’adier au moyen le plus économique pour se conformer aux normes. Si c’est le cas, attendez-vous à voir des camions à hydrogène et d’autres véhicules apparaître sur les routes cette décennie.
Combien de temps les moteurs à hydrogène duent-ils?
La même chose qu’un moteur diesel. Les moteurs à hydrogène fonctionnent sur le même cycle que les moteurs au diesel et au gaz naturel et ont les mêmes composants de moteur en dessous de la culasse de cylindre, y compris le bloc-moteur, la manivelle, les tiges de connexion, et ainsi de suite.
L’utilisation de l’hydrogène comme carburant pourrait introduire des risques autour de l’embriage de l’hydrogène et de l’érosion dans le moteur. Cummins Inc. teste déjà des moteurs à hydrogène pour atténuer l’un de ces risques ; et nous partagerons nos résultats à mesure que nos tests progressent.
Au niveau du tuyau d’échappement, ou du réservoir à la roue, les moteurs à hydrogène n’émettent pas de CO2 originaire du carburant à hydrogène. C’est parce qu’il n’y a pas d’atome de carbone dans l’hydrogène. Entre-temps, les moteurs à hydrogène émettent des traces de CO2 en raison du lubrifiant impliqué dans le fonctionnement du moteur et du fait que le moteur utilise de l’air ambiant pour la combustion contenant du CO2.
Au niveau du puits à la roue, l’empreinte carbone des moteurs à hydrogène dépend de l’endroit d’où vient l’hydrogène. Si cinq livres de CO2 sont libérées dans l’atmosphère chaque fois qu’une livre d’hydrogène est produite, le camionnage à l’hydrogène n’est à peine un mode de transport respectueux de l’environnement. C’est malheureusement le cas de la plupart de l’hydrogène produit industriellement aujourd’hui. La plupart d’entre elles sont obtenues en traitant du méthane, un carburant fossile. Si, d’un autre côté, l’hydrogène vert est produit par électrolyse à l’aide d’électricité générée par des ressources renouvelables comme les réseaux solaires ou les éoliennes, alors des moteurs à hydrogène avec seulement des traces d’émissions de carbone sont possibles.
Cummins est déjà à l’avant-garde de la production d’hydrogène verte grâce à des investissements dans la production d’électrolyseur en Espagne. Cummins s’associe également à Sinopec pour la recherche, le développement et la fabrication d’électrolyseurs en Chine.
Cependant, les moteurs à hydrogène libèrent du NOx, tout comme les moteurs au diesel et au gaz naturel. Les moteurs à hydrogène nécessitent un système de traitement des gaz d’échappement pour éliminer l’excès de NOx. Par conséquent, les moteurs à hydrogène réduisent les émissions de NOx à des niveaux extrêmement faibles, encore plus faibles que les exigences des règlementations de l’EPA pour les moteurs diesel dans les camions aujourd’hui.
Quel est le temps de remplissage de réservoir et de portée d’un moteur à hydrogène?
Cela dépend de la taille et du type du réservoir. L’hydrogène est stocké sous forme de gaz comprimé sur les véhicules, contenu dans les bateaux à pression avec une pression nominale de 350 bars ou 700 bars.
Prenons un système de stockage d’hydrogène à bord constitué de réservoirs de carburant de 700 bars d’une capacité totale utilisable en hydrogène de 80 kilogrammes. Ce système permettrait une portée de 500 milles pour le véhicule avant d’avoir à faire le plein de carburant. Il faudra environ une demi-heure pour faire le plein de ce véhicule.
Les moteurs à hydrogène utilisés dans les véhicules sont-ils sûrs?
Les réservoirs d’hydrogène sont beaucoup plus robustes que les réservoirs de carburant liquide traditionnels, ou même que les réservoirs de propane. Ils sont également soumis à des normes de sécurité strictes. Ces normes couvrent une variété d’exigences, comme l’intégrité après l’accident, la résistance à la pénétration, la résistance aux températures élevées et un facteur de sécurité à pression maximale de trois. Ce facteur de sécurité signifie qu’un bateau de stockage conçu pour être utilisé à une pression opérationnelle maximale de 700 bars est en fait conçu pour un niveau de pression supérieur à 2 100 bars.
Cummins a récemment formé une coentreprise avec ETC nommée NPROXX, un chef de file en stockage et en transport d’hydrogène, pour les réservoirs de stockage d’hydrogène. Cette coentreprise est un chef de file sur le marché ferroviaire européen et fournira de l’hydrogène et des produits de stockage de gaz naturel comprimé pour les applications sur route et hors route.
Où puis-je obtenir de l’hydrogène pour alimenter mes véhicules?
Si votre entreprise est établie dans certaines régions de la Californie (é.-u.), d’Europe ou du Japon, alors vous pouvez faire le plein d’hydrogène dans l’une des quelques douzaines stations-service équipées pour distribuer de l’hydrogène.
Sinon, votre première option pourrait être de travailler avec un fournisseur spécialisé d’hydrogène qui peut installer un point de ravitaillement de base dans les locaux de votre entreprise, puis vous fournir de l’hydrogène vert. Bien que ce type de service ne soit peut-être pas disponible partout tout juste, l’hydrogène vert commercial est une industrie en croissance rapide que davantage de start-ups et de grandes entreprises rejoignent chaque jour.
Si votre région n’est pas desservi par les fournisseurs d’hydrogène vert, vous pouvez également avoir la possibilité d’auto-produire de l’hydrogène vert. Pour cela, l’électrolyse et la production solaire ou les solutions d’électrolyse autonomes peuvent convenir aux besoins d’un grand éventail d’opérateurs de parc.
Jim Nebergall
Jim Nebergall est directeur général du secteur des moteurs à hydrogène de Cummins Inc. et dirige les efforts mondiaux de l’entreprise en matière de commercialisation de moteurs à combustion interne alimentés à l’hydrogène. Les moteurs à combustion interne à hydrogène sont une technologie importante dans la voie accéléré de la décarbonisation de l’entreprise.
Jim s’est joint à Cummins en 2002 et a occupé de nombreux rôles de direction à l’échelle de l’entreprise. Plus récemment, il a été directeur de la stratégie et de la gestion des produits pour le secteur des moteurs sur route nord-américain. Jim est passionné par l’innovation et a consacré sa carrière de Cummins à l’avancement de la technologie qui améliore l’environnement. Il a repoussé les limites de l’innovation axée sur le client pour positionner Cummins en tant que fournisseur de choix pour groupes motopropulseurs, gérant un portefeuille allant du diesel de pointe au gaz naturel aux groupes motopropulseurs hybrides.
Jim est diplômé de la Purdue University avec un baccalauréat en ingénierie électrique et informatique. En 2007, il a obtenu une maîtrise en administration des affaires de l’Indiana University.
