 Rapport de la 9e Conférence annuelle canadienne sur l'hydrogène Vancouver,
du 8 au 10 février 1999
Ce rapport a été rédigé par M. Doug Kinsey (TFT) et contient les
observations et interprétations de l'auteur. Par conséquent, les faits restent à
vérifier. Si vous voulez faire des commentaires, n'hésitez pas à communiquer avec moi
au (604) 666-1415 ou à l'adresse kinsey.doug@ic.gc.ca
Faits saillants :
La conférence était axée sur les piles
à combustible et leurs exigences en carburants. Cette année, le nombre de participants
était de 240, soit deux fois plus que la conférence précédente. La croissance du
nombre de participants est dû à l'intérêt international pour les piles à combustible
(p. ex. les industries japonaises et européennes étaient bien représentées). Le
discours d'ouverture a été présenté par le ministre de RNCan, M. Goodale, qui a
annoncé que le gouvernement fédéral allait investir 5,8 millions $ pour financer le
développement des postes de ravitaillement en hydrogène par la société Stuart Energy
(Ontario). Les capacités canadiennes chez les sociétés Ballard, Stuart et Questor ont
été en évidence pendant la durée entière de la conférence.
Aperçu :
La conférence a renforcé le fait que les
piles à combustible sont maintenant une « réalité » . Malgré le fait que les piles
à combustible ne soient pas disponibles sur le marché, elles sont actuellement à
l'essai dans les autobus, les automobiles, les maisons et les centrales électriques. Les
participants semblaient être de l'avis général qu'il y aurait au cours des quelques
prochaines années des percées importantes au niveau du coût des piles à combustible et
de leurs infrastructures de ravitaillement, et que bientôt, le prix des piles serait
comparable à ceux des autres sources d'énergie.
La conférence a présenté les choix
concurrents pour la production de l'hydrogène, son stockage et les infrastructures de
ravitaillement. Malgré le fait que la production de l'hydrogène à partir de ressources
renouvelables, comme l'énergie hydroélectrique ou nucléaire, aurait les plus grandes
répercussions sur la production de gaz à effet de serre et de fumée urbaine, il existe
des problèmes importants concernant le stockage, les infrastructures et la rentabilité
de l'hydrogène qui favorisent l'utilisation du méthanol, du gaz naturel ou de l'essence
réformée comme première source d'hydrogène pour les piles à combustible. Le nombre de
choix disponibles signifie que plusieurs groupes intéressés font la promotion de leur
choix, et cette situation risque de faire persister le statu quo.
Pourquoi utiliser les piles à
combustible?
Les 3 principaux facteurs qui alimentent la
ruée vers les piles à combustible sont les suivants :
- La qualité de l'air (pas de particules en
suspension ou de fumée urbaine);
- Le réchauffement du globe (les piles à
combustibles sont plus « propres » et efficaces);
- La sécurité de l'énergie (épuisement des
carburants fossiles/dépendance sur l'importation); ces facteurs sont moins importants au
Canada, mais les États-Unis importent actuellement plus de 60 % des carburants fossiles
qu'ils utilisent.
Les principaux obstacles sont les suivants
:
- Le coût des piles - elles coûtent de 3 à
10 fois plus que les autres technologies;
- Les infrastructures de ravitaillement en
combustible et le coût du combustible - (la poule) les piles ne seront acceptés dans le
commerce que s'il devient facile à obtenir du combustible (l'oeuf) le combustible ne sera
viable dans le commerce que lorsque le marché pour les piles sera devenu important;
- L'acceptation par les consommateurs
(sécurité, éducation, apparences, etc.)
Les piles à combustible font-elles l'objet
d'une trop grande publicité?
L'efficacité des piles à combustible a
maintenant été bien démontrée pour les besoins en alimentation stationnaire et dans
les automobiles, et les piles ont attiré l'attention de grandes entreprises.
- Les fabricants d'automobiles (Ford, Daimler,
GM, Toyota, Nissan, BMW, etc.) ont alloué plus d'un milliard $ aux piles à combustible,
et la plupart ont déjà construit des prototypes. La société Daimler s'est engagée à
produire 40,000 automobiles à piles à combustible durant l'année de production 2003.
- La société Ballard est le chef de file
dans le monde entier dans le domaine du développement des piles à combustible (ayant
formé des alliances avec les sociétés GEC Althsom, GPU, Ebara, Daimler/Chrysler, et
Ford d'une valeur de plus de 800 millions $).
- Les autres intervenants principaux sont les
suivants :
- Les sociétés GE Power Systems et Plug
Power (75 % GE et 25 % Plug Power) commercialiseront les piles à combustible Plug Power
pour usage résidentiel (Power Plug est une filiale de la société Detroit Edison);
- La société United Technologies est
propriétaire d'International Fuel Cells - un des principaux fabricants de piles à
combustible pour utilisation sur place;
- L'association Siemens/Westinghouse met
actuellement au point les piles à combustible du type oxyde solide et du type à membrane
à échange de protons;
- La société Shell a récemment créé Shell
Hydrogen pour se concentrer sur l'utilisation des piles à combustible - Shell dépensera
500 millions $ au cours des 5 prochaines années sur la recherche sur l'hydrogène et les
autres combustibles renouvelables;
- Les sociétés Johnston Mathey et BASF ont
investi d'importantes sommes d'argent pour mettre au point de nouveaux catalyseurs et de
nouvelles membranes pour les piles à combustible;
- Malcom Brinklin dirige un consortium pour
investir dans la société ZEVCO - un fabricant de systèmes de piles à combustible pour
les taxis du Royaume-Uni;
- Les services américains de l'énergie et de
la défense (US Dept.of Energy et US Dept. of Defense) dirigent des projets valant
plusieurs millions de dollars dans le domaine de la recherche et la démonstration des
piles à combustible.
Production de l'hydrogène :
On peut produire de l'hydrogène par
électrolyse en se servant de l'électricité (technologie de Stuart), par le reformage à
la vapeur, ou par l'oxydation partielle des carburants au carbone. L'électrolyse est la
méthode la plus utilisée pour produire « indépendamment » de l'hydrogène qui est par
la suite transféré sous forme de gaz ou de liquide à la pile à combustible. Ce genre
de système est par sa nature même inefficace - utilisant de l'électricité pour
produire de l'hydrogène qui est ensuite converti en électricité dans une pile à
combustible. Il s'agit cependant d'une façon de capturer les sources d'énergie de
remplacement pour utiliser ailleurs (p. ex. l'énergie éolienne/solaire), ou pour
profiter des juridictions qui offrent des rabais hors pointe pour l'énergie.
L'électrolyse peut aussi être la méthode la plus « verte » de produire de
l'hydrogène, selon la source d'électricité utilisée (p.ex. l'énergie nucléaire ou
d'autres énergies renouvelables par opposition à l'énergie dérivée des centrales au
charbon). L'hydrogène produit « indépendamment » offre l'avantage de ne produire
aucune pollution de l'air localement et la possibilité d'isoler le CO2 à des
usines centrales.
Le reformage à la vapeur ou l'oxydation
partielle sont des moyens utilisés pour séparer l'hydrogène des combustibles au
carbone. Ces systèmes peuvent être utilisés « en route » , réduisant ainsi les
problèmes de stockage de l'hydrogène, mais le procédé dégage des gaz à effet de
serre.
La plupart des participants étaient de
l'avis que le méthanol semble être le premier carburant préféré pour les automobiles.
Le gaz naturel est le combustible préféré pour les usages stationnaires. Ces deux
combustibles sont actuellement peu coûteux et produits en surabondance, cependant, les
infrastructures ne sont pas bien développées, et si le méthanol devenait très
populaire, il faudrait augmenter la capacité de production de ce combustible. Il est peu
probable que cette situation ait lieu avant au moins une dizaine d'années.
On a présenté des exemples intéressants
de l'utilisation de piles à combustible dans le Nord (Alaska et Nunavut). Dans ces
exemples, on utilise l'énergie éolienne pour produire de l'hydrogène. Les sources
d'énergie renouvelables ne sont pas seulement plus « écologiques » , mais elles sont
aussi rentables dans les régions éloignées où les coûts de production d'énergie à
partir de carburant diesel sont élevés (jusqu'à 0,85 $ le kWh).
Ontario Hydro a fait une présentation sur
la déréglementation de l'énergie qui mènera à la naissance de la production
distribuée de l'énergie. Cet organisme a prédit que, d'ici l'an 2010, 15 à 20 % des
nouvelles sources d'énergie seraient distribuées. L'utilisation des piles à combustible
est logique lorsqu'il s'agit de production distribuée de l'énergie, même si l'énergie
produite coûte plus cher que celle produite de façon centralisée (p. ex. les piles à
combustible peuvent être moins coûteuses que les nouveaux réseaux de distribution pour
l'énergie d'appoint, offrent une meilleure qualité de puissance, peuvent être
employées aux heures de pointe et réduisent les sommes devant être allouées aux
immobilisations), particulièrement lorsqu'elles sont jumelées à d'autres nouvelles
technologies comme les microturbines, la cogénération et les sources d'énergie
renouvelables.
L'EACL a parlé de la valeur de la
production d'hydrogène à partir de l'énergie nucléaire. Lorsqu'on emploie
l'électrolyse, il est très facile de produire de l'eau lourde (H20 = H + HO)
qui est un produit ayant une grande valeur que l'on peut utiliser dans les réacteurs
CANDU. Si on ne réussit pas à atteindre les objectifs du Protocole de Kyoto à
l'échelle mondiale. L'EACL croit qu'il peut jouer un rôle important dans les efforts
pour remplacer les énergies basées sur les composés du carbone. Cependant, les coûts
élevés des infrastructures et la résistance du public font en sorte qu'il soit peu
probable que l'énergie nucléaire ait un sérieux impact avec une vingtaine d'années.
Stockage de l'hydrogène :
Le stockage de l'hydrogène est
principalement un problème du secteur de l'automobile. Comme on l'a mentionné ci-dessus,
les piles à combustible emploient l'hydrogène, et ce gaz doit être produit « en route
» ou « hors route » . Dans ce dernier cas, l'hydrogène doit être transporté, ce qui
crée des problèmes de sécurité et de grandeur des contenants. Certains ont suggéré
que les inquiétudes concernant la sécurité de l'hydrogène sont souvent exagérées.
Les gens ont peur de l'hydrogène parce qu'il s'agit d'un gaz et qu'il brûle avec une
flamme invisible, mais, en réalité, c'est un produit relativement sécuritaire à
manipuler. On a besoin de programmes d'éducation du public pour informer les citoyens des
risques comparatifs de ce gaz (p. ex. l'incendie du dirigeable Hindenburg s'est produit
parce qu'une peinture particulière était sensible à l'électricité statique, et non à
cause d'une fuite de l'hydrogène qu'il transportait).
Pour les utilisations « hors route » ou
directes de l'hydrogène dans le secteur de l'automobile, le gaz pur est stocké dans des
réservoirs. Les premiers réservoirs étaient trop encombrants (la première fourgonnette
NECAR à l'hydrogène n'avait que deux places assises parce que le reste de l'espace
était occupé par la pile à combustible et les contenants de stockage). La conférence a
mis l'accent sur les importants progrès qui ont été réalisés au niveau de la
conception des réservoirs et de la sécurité, qui permettraient aujourd'hui d'utiliser
de l'hydrogène comprimé dans une automobile ordinaire, sans perte d'espace.
Bien que leur commercialisation ne soit pas
prévue avant quelques années encore, les hydrites de métaux et les nanofibres de
graphite sont des systèmes d'absorption de l'hydrogène très prometteurs (ils sont
légers et sécuritaires, et peuvent absorber un grand volume). Hydro-Québec fait
d'importantes recherches dans ce domaine. Un des grands avantages de ces technologies est
que le système de stockage de l'hydrogène peut prendre plusieurs formes, simplifiant
ainsi son incorporation dans une automobile.
Infrastructures de distribution des
combustibles :
La question des infrastructures dépend en
partie de la possession et du choix de combustible. Les postes d'essence conventionnels
peuvent être adaptés au méthanol pour moins de 50 000 $ par poste. Le système de
distribution du gaz naturel est très bien développé dans certaines parties d'Amérique
du Nord, mais exigerait d'importants investissements pour construire des infrastructures
supplémentaires. Un commentaire intéressant a été fait au sujet du fait que l'on
pourrait facilement ajouter de l'hydrogène aux pipelines de gaz naturel existants et
séparer les gaz sur les lieux.
Le réseau électrique possède
l'infrastructure la plus développée et est l'un des meilleurs choix pour la production
de l'hydrogène au cours des premières étapes de la commercialisation des piles à
combustible (c.-à-d. pendant que l'on fait la conception et la construction des autres
infrastructures). La société Stuart Energy s'est bien positionnée pour offrir ce
service aux premiers utilisateurs des piles à combustible, surtout pour le ravitaillement
en carburant des parcs d'automobiles.
Dans le secteur de l'automobile, le
méthanol est clairement le carburant préféré de presque tous les fabricants
d'automobiles pour les phases initiales. Cependant, comme il a été mentionné ci-dessus,
il existe des problèmes au niveau de l'approvisionnement et des coûts à plus long
terme. Le méthanol est beaucoup plus facile à réformer que l'essence et produit
considérablement moins de SO2 et de NO2. Cependant, certains
importants fournisseurs d'essence (p. ex. Exxon, avec GM) appuient fortement le reformage
de l'essence. Si le reformage devient la technologie de choix, les délais au niveau du
développement de la technologie ralentiront l'introduction générale des piles à
combustible sur le marché.
On étudie également la possibilité
d'utiliser directement le méthanol dans les piles à combustible. On croit que cette
technologie pourrait permettre une percée importante pour l'acceptation des piles à
combustible, mais certains problèmes techniques (l'encrassement des membranes des piles
à combustible) suggèrent que cette technologie ne sera pas disponible dans le commerce
avant plusieurs années. Il s'agit cependant d'une technologie à surveiller.
Impressions/observations générales :
- Le Canada a une bonne réputation
internationale dans les technologies des piles à combustible et de l'hydrogène.
Cependant, les États-Unis, l'Europe et le Japon mettent actuellement en oeuvre des
politiques et des programmes pour promouvoir l'utilisation commerciale accélérée de ces
technologies.
- Les projets de démonstration des piles à
combustible (production d'énergie ou de force motrice) connaissent un très bon succès,
car les systèmes rencontrent ou dépassent les attentes au niveau de l'efficacité.
- Les nouvelles techniques de fabrication ont
permis une diminution importante du coût des ensembles de piles à combustible. Il est
maintenant possible de produire des ensembles de piles à combustibles à des prix
concurrentiels et ils seront éventuellement disponibles dans le commerce. Il est
cependant possible que les systèmes de combustibles et le besoin de construire des
infrastructures causent des délais de plus ou moins dix ans dans l'utilisation
commerciale répandue des piles à combustible. Par exemple, les reformeurs et les
compresseurs peuvent ajouter plus de 1000 $ au coût d'un véhicule.
|
