Les notions de base sur les véhicules électriques à hydrogène

Introduction

Les véhicules électriques à hydrogène fonctionnent de manière assez similaire aux véhicules électriques à batterie, sauf que les véhicules électriques à hydrogène sont alimentés par l’hydrogène, un élément parmi les éléments les plus abondants dans l’univers. La plus grande différence entre un véhicule électrique à batterie et un véhicule électrique à hydrogène est que dans un véhicule électrique à batterie, l’énergie est stockée dans une batterie de traction puis transmise au moteur électrique. Dans un véhicule électrique à hydrogène, l’énergie est générée en prenant de l’hydrogène comprimé du réservoir du véhicule et en le mélangeant avec l’air atmosphérique à l’intérieur d’une pile à combustible embarquée pour produire de l’électricité à courant continu, cette électricité alimente ensuite le moteur de traction électrique. Contrairement aux véhicules conventionnels à moteur à combustion interne, ces véhicules ne produisent aucune émission nocive à l’échappement. Le seul dérivatif produit par un véhicule électrique à hydrogène est l’eau qui s’échappe par le pot d’échappement. Les véhicules électriques à hydrogène sont généralement équipés d’autres technologies avancées afin d’augmenter l’efficacité, comme des systèmes de freinage régénératif qui captent l’énergie habituellement perdue lors du freinage et la stockent dans une batterie.

Quels sont les composants constituant un véhicule électrique à hydrogène?

Les composants clés d’un véhicule électrique à hydrogène sont :

1. Pile à combustible : La pile à combustible est le cœur d’un véhicule électrique à hydrogène. C’est cette unité qui produit de l’électricité à partir d’hydrogène mélangé à l’air atmosphérique. La pile à combustible est un moyen très efficace et respectueux de l’environnement pour produire de l’énergie électrique, ce qui rend les véhicules électriques à hydrogène l’un des véhicules électriques les plus propres du marché.
2. Moteur de traction électrique : Le moteur de traction électrique est la principale source de propulsion d’un véhicule électrique à hydrogène. Il est alimenté principalement à partir de la pile à combustible et à la fois à partir de la batterie, le moteur électrique entraîne les roues du véhicule et il est normalement situé à proximité immédiate des roues. Certains véhicules électriques à hydrogène utilisent des moteurs-générateurs qui remplissent deux fonctions : entraîner la voiture et produire de l’électricité pendant le freinage.
3. Convertisseur DC/DC : Ce dispositif convertit la haute tension DC provenant du pack batterie en basse tension DC afin d’alimenter les accessoires du véhicule et de recharger la batterie auxiliaire.
4. Batterie : Cette batterie est utilisée pour stocker l’énergie excédentaire produite par la pile à combustible et/ou lors du freinage régénératif. Elle est généralement constituée de cellules lithium-ion rechargeables interconnectées pour créer un système de stockage de grande capacité.
5. Contrôleur électronique de puissance : Cette unité gère le flux d’électricité entre la pile à combustible, le bloc batterie et le moteur électrique de traction en contrôlant la vitesse et le couple produit. Il aide la voiture à fonctionner avec une efficacité et des performances maximales.
6. Batterie auxiliaire : Le rôle de cette batterie est de fournir de l’électricité pendant le démarrage de la voiture et d’alimenter les accessoires du véhicule avant que la pile à combustible ne soit totalement engagée et produit suffisamment d’électricité.
7. Réservoir de carburant : Cette unité stocke l’hydrogène à bord du véhicule pour une utilisation ultérieure. Il est généralement fabriqué à partir de matériaux légers tels que la fibre de carbone et conçu de manière à résister à la haute pression d’hydrogène.
8. Remplissage de carburant : Un remplissage de carburant est l’ouverture par laquelle l’hydrogène est ajouté au réservoir de carburant du véhicule. Cette ouverture est généralement située à l’extérieur du véhicule et souvent à l’arrière de la voiture. Il est recouvert d’un bouchon de remplissage de carburant pour protéger le système de carburant de la poussière, des débris et des éléments non autorisés et pour garantir le transfert sûr et efficace de l’hydrogène.
9. Système d’échappement : La fonction principale du système d’échappement est d’évacuer efficacement la vapeur d’eau générée par la pile à combustible à travers le tuyau d’échappement.
10. Transmission : La transmission transfère la puissance mécanique du moteur de traction électrique aux roues. Il est conçu pour permettre au moteur de fonctionner à des vitesses efficaces et à un couple optimal.
11. Système de gestion thermique : Cette unité se compose généralement d’un radiateur, d’un ventilateur et d’une pompe à liquide de refroidissement. Elle aide à réguler et à maintenir une plage de température de fonctionnement appropriée pour la pile à combustible, la batterie, le moteur électrique, l’électronique de puissance et d’autres composants à l’intérieur de la voiture.

Jusqu’où peut aller un véhicule électrique à hydrogène lorsqu’il est complètement chargé?

Les véhicules électriques à hydrogène peuvent transporter dans leurs réservoirs suffisamment d’hydrogène pour une autonomie d’environ 500 à 600 km, et ils peuvent être remplis en hydrogène de la même manière que les voitures à essence ou diesel conventionnelles. En fait, faire le plein ne prend qu’entre 3 et 5 minutes en général.

Pourquoi les véhicules électriques à hydrogène sont-ils chers?

Les modèles de voitures à hydrogène à pile à combustible qui existent déjà sur le marché coûtent généralement plus cher que les autres types de véhicules électriques. Les raisons pour lesquelles les véhicules électriques à hydrogène sont actuellement plus chers sont :

• Les lignes de production ne sont pas encore complètement développées, ce qui signifie que les chaînes d’assemblage des voitures à hydrogène ne sont pas optimisées et efficaces comme celles des voitures conventionnelles.
• Les faibles volumes de production sont également un facteur, et des volumes de production plus élevés devraient réduire les coûts globaux.
• Le platine est un composant clé des systèmes de piles à combustible, servant de catalyseur dans les réactions électrochimiques qui produisent de l’électricité. La demande de platine a un impact significatif sur le coût global des véhicules électriques à hydrogène.

Pourquoi le coût de l’hydrogène est-il si élevé?

L’une des principales raisons pour lesquelles le coût de l’hydrogène est plus élevé que celui de l’essence et du diesel est l’infrastructure de recharge actuelle, ainsi que les coûts élevés associés au transport et au stockage. De plus, la production d’hydrogène nécessite des investissements importants en énergie et en équipements. Mais si la production d’hydrogène augmente à l’échelle mondiale, son prix diminuera certainement.

Avantages et inconvénients des véhicules électriques à hydrogène?

Les véhicules électriques à hydrogène sont considérés parmi les développements les plus passionnants de l’ère de la mobilité électrique. Mais comme tout autre technologie, l’utilisation d’un véhicule électrique à hydrogène présente certains avantages et inconvénients, et voici les principaux à garder en tête:
Avantages:

• Les véhicules électriques à hydrogène sont plus efficaces que les véhicules traditionnels. Et de la même façon que les véhicules électriques à batterie et les véhicules électriques hybrides, ces véhicules sont capables de capter l’énergie perdue lors du freinage et de la stocker dans une batterie.
• Les véhicules électriques à hydrogène ne produisent aucune émission de gaz à effet de serre, seules la vapeur d’eau et l’air chaud sont rejetés par le système.
• Contrairement aux véhicules électriques à batterie qui ont été critiqués pour leur long temps de recharge, les véhicules électriques à hydrogène peuvent être remplis en quelques minutes comme les voitures à essence ou à diesel.

Inconvénients:

• Les véhicules électriques à hydrogène coûtent très cher.
• Les stations de services sont limitées et un investissement lourd devrait être réalisé afin de construire une infrastructure intéressante.
• Le coût de l’hydrogène est nettement supérieur à celui de l’électricité ou celui de l’essence ou diesel.