6. «L’AVENIR DE L’AUTOBUS ET DE L’AUTOCAR ÉLECTRIQUE PASSE PAR L’HYDROGÈNE ET LES ULTRACAPS»

À l’avenir, l’hydrogène sera la source d’énergie par excellence pour les autobus et les autocars zéro émission, qui remplacera la batterie classique. Pour les autobus urbains viendront s’ajouter à cela des ultracaps extrêmement performants, selon Mark Pecqueur, enseignant et chercheur à la Haute école Thomas More.

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« La technologie de l’hydrogène est désormais suffisamment mûre en tant que source d’énergie. La génération actuelle d’autobus à hydrogène et à pile à combustible n’est pas du tout comparable à celle des véhicules qui étaient proposés voici une dizaine d’années », affirme Mark Pecqueur, enseignant et chercheur en technologie automobile auprès de la Haute école Thomas More (nl) à Wavre-Sainte-Catherine.

« La technologie est disponible et l’hydrogène est aussi fiable que le diesel. L’hydrogène est en outre une source d’énergie universelle. On peut aussi l’utiliser à la place du gaz naturel pour chauffer les maisons. Reaction Engines et Boeing ont même développé des turbines adaptées pour les moteurs d’avion. Là où il faut environ 110 tonnes de kérosène pour un vol Paris-New York (5.850 km.), il ne faudrait qu’un plein de 36 tonnes d’hydrogène pour la même distance, ce qui permettrait un gain de poids considérable. L’hydrogène offre de nombreuses possibilités d’application et a une autonomie beaucoup plus grande que tous les concepts de batteries électriques disponibles. Certes, de nouvelles batteries plus performantes apparaissent, mais leur autonomie reste limitée et elles occupent beaucoup de place. »

Qui est Mark Pecqueur?

Il est une référence en technologie automobile, avec des avis tranchés sur le développement de formes de propulsion alternatives. Nous lui avons demandé d’exposer sa vision de l’avenir dans notre secteur.

Objectif ? Jusqu'à 1.500 km avec un plein d’hydrogène

« Pour les autocars aussi, l’hydrogène peut être une source d’énergie intéressante, à condition que les réservoirs soient suffisamment grands pour parcourir au moins 1.000 à 1.500 km avec un plein. Il faut également suffisamment de stations-service, réparties sur toute l’Europe (voir slide 19). Un autocar à étage consomme environ 8-9 kg d’hydrogène aux 100 kilomètres et un bus standard en consomme environ 6 à 7 kg, voire jusque 10 kg dans le trafic urbain. Il faut environ 90 kg pour parcourir 1.000 km et 135 kg pour 1.500 km », calcule Mark Pecqueur.

L’hydrogène présente un poids spécifique de 0,09 kg/m3 (quatorze fois plus léger que l’air) et possède une densité très faible. Quelque 5,6 kg d’hydrogène représentent un volume de 62 Nm3 qu’il faut comprimer à une pression de 700 bars pour les placer dans un réservoir de 130 litres.

Un bus urbain à hydrogène actuel possède cinq à dix réservoirs permettant de stocker 40 kg, avec lesquels il est possible de parcourir environ 400 km.

« Il faut donc placer beaucoup de réservoirs pour pouvoir parcourir entre 1.000 et 1.500 km. Ces réservoirs ne peuvent pas être placés sur le toit de l’autocar sans approcher ou dépasser la hauteur maximale autorisée de 4 mètres. Il faut donc réfléchir à d’autres possibilités de stockage et éventuellement intégrer les réservoirs dans la structure portante de l’autocar. Dès qu’un tel concept existera, l’autocar à hydrogène et à pile à combustible sera aussi opérationnel qu’un autocar diesel.En stockant l’hydrogène comprimé dans des nanotubes de carbone, on double l’autonomie du véhicule, mais le potentiel est encore plus important. On sait que c’est possible, mais cela n’a pas encore été réalisé. »

La Chine troque les batteries contre l’hydrogène

Après avoir été durant des années pionnière en mobilité électrique et après avoir investi dans la mobilité électrique basée sur les batteries, la Chine passe désormais à l’hydrogène. « Les Chinois maîtrisent parfaitement la technologie des batteries. Ils savent très bien ce qui est possible et quelles sont les contraintes », explique Mark Pecqueur. « En 2020, ils mettront un terme aux incitants en faveur de la mobilité électrique, parce que la technologie est suffisamment mature. Ils se concentrent désormais sur les applications à l’hydrogène pour la mobilité électrique dans les régions et sur les trajets où la technologie actuelle des batteries n’est pas suffisamment applicable. »

« À partir du moment où la Chine sera convaincue par les nanotubes de carbone pour le stockage de l’hydrogène, les choses pourront aller très vite.

Ils ont l’argent et les connaissances nécessaires pour la recherche scientifique appliquée. Savez-vous que 6,5 millions d’ingénieurs sont diplômés chaque année en Chine ? C’est autant que le nombre d’habitants en Flandre. Si les Chinois vouent un nombre important de scientifiques aux projets concernant l’hydrogène et la nanotechnologie dans le transport en bus, cela peut évoluer très vite. »

« Le Japon se tourne lui aussi pleinement vers l’hydrogène. Durant les Jeux olympiques de 2020 à Tokyo, Toyota assurera tous les transferts avec des voitures et des bus à hydrogène. Lorsque des constructeurs de ce calibre se rallient au mouvement, cela peut s’accélérer fortement. »

Des ultracaps performants : un atout pour les bus urbains

Park Pecqueur voit l’avenir du transport par autobus dans les applications à l’hydrogène et à la pile à combustible, mais également dans les ultracaps certes essentiellement pour le transport urbain. « On peut comparer le fonctionnement des ultracaps à un verre ou un fût de bière que l’on vide », explique Mark Pecqueur. « Lorsqu’on a peu de temps, on boit un verre. Il est vite rempli et vite vide, mais il faut répéter l’opération à de nombreuses reprises. Lorsqu’on a plus de temps, on remplit un fût. Cela se fait rapidement, mais la bière s’en écoule plutôt lentement. Les ultracaps présentent en outre l’avantage de pouvoir se passer de matières premières rares telles que le lithium ou le cobalt. »

« Avec des ultracaps, on peut charger un bus en quelques secondes à un arrêt pour continuer ensuite à rouler un quart d’heure. Cela peut même constituer une alternative parfaite au tram, qui en est toujours réduit à devoir compter sur des caténaires coûteux et visuellement peu attrayants. Un trambus propulsé par des ultracaps peut remplacer un tram classique. »


« Les ultracaps ne sont pas vraiment indiqués pour les autocars, parce que ceux-ci doivent pouvoir bénéficier durant une longue période d’une puissance constante. Les ultracaps ne l’offrent pas, mais ils fonctionnent parfaitement dans l’intervalle lorsqu’il y a beaucoup d’accélérations et de freinages. Des pistes sont toutefois envisageables, dans lesquelles l’hydrogène serait la source d’énergie principale de l’autocar, l’énergie libérée dans une longue descente n’étant plus récupérée par le ralentisseur, mais dans des ultracaps. »

Ultracaps ?

Les ultracaps ont l’avantage de combiner le stockage d’énergie d’une batterie avec la durée de vie d’un condensateur. Un condensateur charge moins d’énergie qu’une batterie mais sa puissance est plus grande et sa durée de vie plus longue. Les ultracaps peuvent stocker des quantités gigantesques d’énergie lors de périodes de pointe. Alors que dans le trafic urbain, une batterie soumises à des accélérations et des freinages constants peut être chargée et déchargée jusqu’à cinq mille fois, les ultracaps ont une capacité d’un million de cycles de recharge. Ils se chargent en quelques secondes, stockent et récupèrent l’énergie très rapidement.

CONCLUSION


Il n’y a plus d’obstacles à l’hydrogène et les possibilités pour les ultracaps sont énormes

« Jusqu’à l’an dernier, je n’aurais jamais cru que nous serions déjà si loin cette année en matière de bus à hydrogène », conclut Mark Pecqueur. « Il suffit de voir ce qui se passe actuellement, les projets qui sont mis en œuvre aux Pays-Bas (nl) autour de l’hydrogène ou la façon dont Van Hool et d’autres constructeurs évoluent vers la production en série de bus à hydrogène et à pile à combustible. Il n’existe plus d’obstacles susceptibles de freiner la percée de l’hydrogène comme source d’énergie. »


« Les ultracaps n’en sont pas au même stade, mais quand je vois ce qui est prévu, les initiatives qui sont prises et les projets qui sont développés, je suis convaincu que les ultracaps possèdent un énorme potentiel pour jouer un rôle important dans le transport public. »