Tout en bas!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 cout 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 :

  1. La qualité de l'air (pas de particules en suspension ou de fumée urbaine);
  2. Le réchauffement du globe (les piles à combustibles sont plus « propres » et efficaces);
  3. 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 :

  1. Le cout des piles - elles coutent de 3 à 10 fois plus que les autres technologies;
  2. Les infrastructures de ravitaillement en combustible et le cout 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;
  3. 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 couteux 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 couts 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 coute plus cher que celle produite de façon centralisée (p. ex. les piles à combustible peuvent être moins couteuses 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 couts 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 brule 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 couts 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 cout 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 cout d'un véhicule.


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