Faisons une comparaison des carburants : Gaz naturel vs Hydrogène

De nombreux opérateurs de parcs commerciaux pensent à la transition de leurs véhicules aux moteurs à hydrogène ou au gaz naturel. Ces carburants peuvent être d’excellentes façons de réduire les émissions. Les deux options de carburant présentent des similitudes et des différences dans une variété de domaines. Par exemple, l’hydrogène et le gaz naturel sont principalement utilisés sous leur forme gazeuse dans les applications de véhicules. Cela conduit à des similitudes dans certains composants. D’un autre côté, il y a un énorme écart dans leur disponibilité, ce qui entraîne différents degrés d’adoption.
Moteurs au gaz naturel et à hydrogène : comparaison de matériel de véhicule
Les moteurs au gaz naturel et à hydrogène sont tous deux allumés par bougie. Plusieurs de leurs composants sont donc semblables, y compris le bloc-moteur, les culasses de cylindre et le système d’allumage.
Comme c’est le cas pour tous les véhicules, la sécurité est une considération primordiale. Les véhicules à hydrogène et au gaz naturel incorporent des réservoirs de carburant à haute pression pour répondre aux exigences de sécurité communes. Cependant, les véhicules au gaz naturel comprimé (GNL) gardent généralement le gaz naturel à des pressions d’environ 3 600 psi. Les véhicules à hydrogène stockent leur carburant à des pressions de jusqu’à 10 000 psi, ce qui est plus élevé que la pression au fond de l’océan. De telles pressions élevées sont nécessaires parce que les molécules d’hydrogène contiennent moins d’énergie que les molécules de gaz naturel. Ainsi, pour transporter la même quantité d’énergie à bord d’un véhicule, davantage de molécules d’hydrogène doivent être poussées dans le même réservoir, ce qui entraîne une pression plus élevée.
Cela signifie qu’il est plus difficile de concevoir et de fabriquer des réservoirs de stockage sûrs et légers pour les véhicules à hydrogène. Le stockage d’hydrogène est, en fait, un champ d’innovation florissante. C’est pourquoi Cummins s’est associée à NPROXX, un innovateur et fabricant de réservoirs d’hydrogène de pointe. Ce partenariat améliore les capacités de Cummins en matière de technologies de production de piles à carburant et d’hydrogène.
Gaz naturel et hydrogène : quel carburant offre les meilleures réductions de NOx et de gaz à effet de serre?
Le gaz naturel et l’hydrogène vert sont des carburants de remplacement qui aident à réduire les émissions dans le secteur des transports. Le remplacement d’une centaine d’autobus de ville diesel plus anciens par des autobus au gaz naturel avec le moteur au gaz naturel L9N de Cummins aurait le même impact que de prendre 280 voitures à essence hors de la route. C’est considérable, mais les véhicules au gaz naturel libèrent encore du CO2 lors de la combustion du gaz naturel naturel.
En revanche, les véhicules à hydrogène ont des émissions de gaz à effet de serre de réservoir à roue presque nulles, tant qu’ils tournent à l’hydrogène vert. Ils peuvent réduire les émissions de +99 % par rapport au diesel. Vous pouvez en apprendre plus sur la façon dont les réductions d’émissions d’hydrogène verte se comparent aux différents carburants de remplacement.
Le passage à l’un ou l’autre type de véhicule peut également entraîner une réduction des émissions de polluants atmosphériques. Ni l’un ni l’autre ne génère de suie ni de très faibles quantités de monoxyde de carbone et de polluants organiques. Les moteurs au gaz naturel génèrent des quantités extrêmement faibles de NOx. Pour tenir compte des petites traces d’émissions de NOx du tuyau d’échappement des moteurs à hydrogène, un système de traitement après traitement pourrait être nécessaire. Les véhicules à piles à hydrogène, d’un autre côté, ne produisent aucun NOx ou d’autres polluants atmosphériques. Les moteurs à combustion interne et les piles à carburant à hydrogène ont des cas d’utilisation complémentaires. Les deux investissent dans l’économie et l’infrastructure de l’hydrogène.
Certains parcs se sont déjà tournés vers les moteurs au gaz naturel afin de réduire leurs émissions de GES de 13 à 18 %. Une réduction qui peut même devenir négative au carbone avec le gaz naturel renouvelable des décharges.
Gaz naturel et hydrogène : quelles sont certaines des limitations de l’infrastructure ?
En 2021, il y avait environ 1 500 stations de ravitaillement privées et publiques offrant du gaz naturel comprimé (CNG) aux États-Unis. Lorsqu’on compare le GNL aux autres carburants, il n’est pas aussi universellement offert que l’essence et le diesel. Le réseau de distribution de CNG est encore beaucoup plus dense que le réseau de distribution d’hydrogène vert. Au moment de la publication, il n’y a que 67 stations de ravitaillement en hydrogène publiques aux États-Unis, et presque toutes se trouver en Californie.
L’absence d’un réseau de carburant dense signifie que l’hydrogène n’est pas encore une option pour de nombreux cas d’utilisation. Dans la plupart des cas, l’achat d’un véhicule à hydrogène n’est pas une option réalisable, car l’infrastructure de ravitaillement n’est pas largement disponible. La Californie, le Japon et certaines régions d’Europe sont des exceptions où la propriété d’un véhicule à hydrogène est plus réalisable.
Pour les véhicules commerciaux, l’absence d’options de carburant existantes peut être plus facile à surmonter. Les entreprises intéressées à passer à l’hydrogène pourraient avoir la possibilité de construire des stations de ravitaillement privées à hydrogène dans un dépôt de véhicules central. Ces stations peuvent être construites de la même manière que le CNG, une pratique actuelle, ou elles peuvent placer des stations de ravitaillement le long de routes fixes entre, par exemple, les centres de distribution.
Est-ce que nous nous dirigeons vers une plus grande disponibilité en hydrogène?
Il y a beaucoup d’intérêt dans l’industrie autour de l’utilisation de moteurs à hydrogène dans les applications de poids moyen et lourd comme les autobus et les camions. D’autres solutions de rechange à faible teneur en carbone, comme la technologie électrique de batterie, ne sont pas toujours pratiques pour ces applications. C’est pourquoi Cummins développe des moteurs à hydrogène pour une utilisation dans les véhicules de poids moyen et lourd.
Si les utilisateurs commerciaux adoptent des véhicules à hydrogène, il est possible que les stations de ravitaillement en hydrogène deviennent plus fréquentes. Si c’est le cas, les véhicules à hydrogène pourraient devenir une option pratique pour davantage d’utilisateurs, y compris les véhicules potentiellement privés. Cela allait conduire à la construction de stations de ravitaillement en hydrogène supplémentaires et à attirer davantage d’utilisateurs vers les véhicules à hydrogène. Cummins continue d’investir dans la production d’hydrogène et les technologies d’électrolyseur.
Les véhicules électriques à batterie ont tendance à être plus populaires que les véhicules à hydrogène dans le secteur du transport personnel. Mais il y a eu un progrès insérable en matière de technologie de l’hydrogène vert, de capacité de production et d’infrastructure de distribution. Si l’hydrogène vert continue sur cette voie, les contraintes de disponibilité seront de moins en moins un facteur pour les opérateurs de parc qui cherchent à changer de véhicule à un carburant de remplacement. Si vous êtes intéressé à en apprendre plus, n’oubliez pas de consulter les réponses aux questions fréquentes sur les moteurs à hydrogène.
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