III.3- Conditionnement et applications de la PAC
Au début, la pile à combustible a été surtout utilisée dans les programmes spatiaux et par les armées. Aujourd'hui, on distingue de nombreuses utilisations potentielles des piles à combustible. Il existe 3 grandes familles de piles: Les piles à combustible embarquées, les piles à combustible stationnaires et les piles à combustible miniaturisées ou "portables".
Les piles
à combustible embarquées
Le transport est à l'origine du développement de la pile à
combustible à partir des années 90.
Les véhicules lourds et les véhicules légers diffèrent par leur cahier des
charges. Le véhicule léger doit pouvoir fonctionner pendant environ 3000 heures pour une dizaine
d'années de durée de vie, tandis qu'un véhicule lourd exige une durée de fonctionnement 100 fois plus longue!
La technologie et la durée d'amortissement ne seront pas du
tout les mêmes...
Les véhicules
légers:
Les piles
PEMFC
sont les mieux adaptées à ce type d’utilisation.
Il
suffit de consulter des sites spécialisés sur les PACs pour se rendre compte que très rares sont les
constructeurs automobiles à ne pas avoir réalisé au moins un prototype de
véhicule équipé d'une PAC: Le constructeur allemand Daimler-Chrysler (Mercedes) a montré 4 prototypes
Necar, dont le plus récent (alimenté en hydrogène
liquide), présenté en 1999, est construit sur la base de la voiture de série
Class A. Les Américains et les japonais ne sont pas en reste avec des
prototypes signés:
General Motors (sur la basse d'une
Opel Zafira),
Ford (avec plusieurs prototypes Think FC5), Toyota
(deux prototypes),
Nissan (avec son R'nessa), Mitsubishi, Honda,
Madza... Quant aux constructeurs français, Renault a présenté un prototype en
98 (type Laguna) et PSA en collaboration avec le CEA a réalisé sur la base
d'un Partner/Berlingo un prototype en 2000.
|
Daimler-Chrisler : Projet NECAR 5 (nov 2000) Utilisation du méthanol (réformeur) |
Un plein=450Km Vitesse maxi = 150Km/h Véhicule : Classe A Pile PEMFC |
Les véhicules
lourds:
plusieurs
prototypes de bus ont été construits à partir de 1993. Le canadien Ballard a
commencé par construire six bus contenant une pile de 200kw.
L'allemand Daimer-Chrysler, sur la même technologie que Ballard, a montré en 1997 un prototype de bus (le Nebus).
A côté de ces applications
routières, des constructeurs planchent sur un tramway
"propre", ainsi que pour des applications
pour des navires (notamment pour l'armée car la propulsion
deviendrait plus propre, plus efficace et plus discrète).
Les piles à combustible stationnaires
Le marché de la production stationnaire d'énergie semble être un débouché également important. La pile peut en effet alimenter un bâtiment en électricité, mais également en chaleur.
Alimentation de secours (de
0,5 à 200 kW)
Les piles à combustible, contrairement aux piles classiques, ne se dégradent pas rapidement: elles conviennent bien comme source d'alimentation de secours. On a conçu des systèmes qui génèrent une alimentation limitée permettant d'assurer des services essentiels en cas de panne du réseau.
Alimentation domestique (de 1 à 50 kW)
Plusieurs
fabricants sont
en train de mettre au point des groupes électrogènes à piles
à combustible 
pour fournir
électricité et chaleur à des résidences familiales ou multifamiliales.
Alimentées jusqu'à maintenant au gaz naturel ou au propane, ces installations
fourniront l'alimentation de base ou toute l'électricité dont a besoin une
maison moderne.
Petit
système stationnaire en cogénération électricité-chaleur (quelques KW)
Alimentation pour établissements
(de 100 kW à 5 MW)
D'autres
groupes
de plus en plus grands peuvent être installés à l'emp
lacement
de grands établissements, comme des écoles ou des installations industrielles,
pour fournir chaleur et électricité. En ayant recours aux PACs durant les
heures de grande demande, les établissements peuvent réduire de beaucoup leurs
frais d'énergie.
Un premier modèle de pile à combustible stationnaire a été démarré en France début 2000 par EDF pour alimenter un groupe HLM à Chelles. La pile fournit électricité et chaleur (par cogénération) à l'équivalent de 200 foyers.
Pile
utilisant une membrane liquide à acide phosphorique
développée par EDF pour l'alimentation d'un groupe de HLM à Chelles
(Seine-et-Marne).
Les piles
à combustibles miniaturisées
Un
marché à priori très important pour les PACs
semble être le portable et/ou le transportable.
Imaginez
que vous n'ayez plus jamais à recharger votre ordinateur portatif, ni à
remplacer les piles de votre 
appareil photo. Avec l'arrivée de la
PAC, les piles
classiques pourraient bientôt devenir chose du passé. Et avec raison :
Elles ont une densité d'énergie plus élevée que les piles classiques. Cela
veut dire qu'à poids équivalent, les piles à combustible ont plus d'énergie
disponible.
Elles continuent à générer de l'électricité presque indéfiniment, tant
qu'elles sont ravitaillées en combustible.
Il faut moins de temps pour ravitailler ou
changer les PACs que pour recharger une batterie : un cylindre d'hydrogène
se remplit en une fraction de ce temps.
Les micro-blocs d'alimentation portatifs servent aux ordinateurs portatifs, aux téléphones mobiles, aux assistants numériques et aux caméras.
De grandes
ouvertures....
On
peut donc dire que la pile à combustible nous réserve de grandes ouvertures
pour les prochaines années. Cette une technologie qui progresse rapidement
afin de limiter les coûts de production.
Ces piles peuvent être utilisées dans de nombreux domaines et pourraient très
bien révolutionner notre quotidien. Et notamment dans le domaine
automobile...
Au cours de la prochaine décennie, les constructeurs devront vendre à
perte pour ouvrir le marché et gagner de l'expérience. La technologie ne
deviendrait donc financièrement rentable qu'à partir de 2010. Durant cette
période, DaimlerChrysler prévoit de construire entre 50 000 et 100 000
véhicules à pile à combustible. A l'horizon
2030, ce sera le marché mondial qui sera visé, avec une production annuelle
supérieure à 50 millions de véhicules, soit 10 % du marché global.
Cliquez ici pour voir les photos
Nebus de Mercedes-Benz
Cristalis de IRISBUS
La cogénération, c'est quoi?
La cogénération consiste à produire en même temps et dans la même installation de l’énergie thermique (chaleur) et de l’énergie mécanique. L’énergie thermique est utilisée pour le chauffage et la production d’eau chaude à l’aide d’un échangeur. L’énergie mécanique est transformée en énergie électrique grâce à un alternateur. Elle est ensuite revendue à EDF ou consommée par l’installation.
Un ordinateur portable Casio équipé d'une PAC DMFC