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Les batteries mieux que les piles à combustible pour réduire les émissions de CO2 ? Rédigé par Philippe Schwoerer le 24 Nov 2016 à 00:00

Une étude réalisée par des scientifiques des universités de Stanford et Munich, respectivement installées aux Etats-Unis et en Allemagne, publiée sur 9 pages dans la livraison de novembre de la revue Energy conclut que les voitures électriques à batteries sont une solution moins onéreuse que les véhicules à pile à combustible pour réduire les émissions de dioxyde de carbone. Au moins en Californie, où 92 millions de dollars ont été mobilisés afin de créer un réseau complet de 50 stations d’avitaillement en hydrogène pour 2017.

Hydrogène

Nombreuses sont les personnes qui, lorsqu’elles sont interrogées sur ce qu’elles pensent des voitures électriques, affirment croire davantage aux véhicules à hydrogène. Parmi elles, un pourcentage assez élevé à ne pas bien connaître le domaine. Beaucoup ont encore en tête l’image d’un engin comme la BMW Hydrogen 7, équipé d’un moteur thermique classique alimenté par le gaz contenu dans un réservoir. Une solution abandonnée au profit d’une architecture qui associe une voiture électrique sur laquelle est installée une pile à combustible dont le rôle est de produire à bord l’électricité exploitée ensuite par le moteur. Rappeler que la voiture à hydrogène est aujourd’hui d’abord une voiture électrique étonne encore beaucoup de monde !

Projection

Les auteurs de l’étude intitulée « Evaluating co-benefits of battery and fuel cell vehicles in a community in California » ont anticipé, entre autres, une baisse des coûts de production des véhicules électriques qui les mettrait à égalité avec leurs équivalents thermiques en 2025. Ils pointent que les infrastructures nécessaires pour alimenter au final les piles à combustible pour la mobilité n’apportent que peu d’avantages énergétiques. Pire, ils estiment que les véhicules à PAC hydrogène exigent plus du double d’énergie électrique, par rapport aux engins à batterie de traction, pour les faire avancer. Candidat au doctorat à l’université technique de Munich et ancien chercheur invité au GCEP (Global Climate and Energy Project) de Stanford, Markus Felgenhauer a dirigé la rédaction du document. Il explique : « Nous avons examiné comment l’adoption à grande échelle de véhicules électriques affecterait la consommation totale d’énergie dans une communauté, tant pour les bâtiments que pour les transports ». Pour résumer le message principal de l’étude : la plupart des collectivités californiennes ont intérêt à investir dans les voitures à batterie de traction pour réduire leur empreinte carbone, plus économiques que les VE à PAC en raison de leur moindre coût à l’achat et à l’utilisation et d’une efficacité énergétique nettement plus élevée.

Des études pour faire les bons choix

Egalement rédactrice de l’étude, Sally Benson, directrice du GCEP, justifie le rôle du document : « De telles études sont nécessaires pour identifier les voies les plus économiques et les plus efficaces pour la décarbonisation profonde du système énergétique mondial ». Objectif principal : aider les décideurs à faire les bons choix. Au-delà de la question principale qui était de savoir laquelle, de la batterie ou de la pile à combustible, est la moins onéreuse pour réduire les émissions de carbone, il s’agissait aussi de s’interroger sur la capacité de la technologie hydrogène à fournir de l’énergie propre pour le chauffage et l’éclairage des bâtiments. Les rédacteurs sont biens conscients qu’aucune des 2 solutions n’est totalement exempte de rejets de CO2. Pour les voitures électriques à batterie, le moyen de produire l’électricité a une importance considérable. Aux Etats-Unis, de nombreuses centrales thermiques fonctionnent en permanence. Pour autant, ce schéma énergétique ne privilégie pas davantage l’hydrogène obtenu en dérivé du gaz naturel par un procédé industriel qui émet du dioxyde de carbone comme sous-produit. L’étude écarte l’électrolyse solaire pour fractionner l’eau en gaz propre, étiquetant la technique comme très énergivore et coûteuse.

Los Altos Hills

Est-ce une simple coïncidence : la ville de Los Altos Hills (Californie) sélectionnée par les auteurs de l’étude pour leur projection n’est qu’à une poignée de kilomètres de Palo Alto, siège de Tesla. Sa situation en fait un cas particulier, puisque Los Altos Hills bénéficie d’un ensoleillement qui autorise une capacité de production solaire inhabituellement élevée dans le comté de Santa Clara, et que son pourcentage en véhicules électriques est le plus élevé de Californie. C’est ce dernier point qui a dû être décisif, car dans le scénario imaginé, le rapport VE/TV est de 38/62%. En 2035, selon les scientifiques associés à l’étude, les batteries et piles à combustible seront largement utilisées, tandis que l’énergie solaire et les électrolyseurs seront compétitifs par rapport au réseau électrique. Ils sont aussi partis du principe que l’hydrogène serait produit localement. Ils ont tenu compte du coût de fabrication des panneaux solaires, des électrolyseurs, des batteries, etc., et des émissions de dioxyde de carbone à la production. Les chercheurs ont également évalué les avantages potentiels de la solution hydrogène, qui pourrait être une solution de stockage de l’électricité d’origine solaire produite en journée pour une utilisation différée ou en alimentation de l’éclairage et du chauffage des bâtiments.

Avantage aux batteries

Pour affirmer que les VE à batteries seront mieux placés que ceux à hydrogène dans la lutte contre les émissions de CO2, Markus Felgenhauer s’appuie sur les résultats de la projection : « L’analyse a montré que pour être compétitifs en termes de coûts, les véhicules à pile à combustible devraient être vendus moins chers que les véhicules à batterie ». Ce qui ne serait pas le cas en 2035. En outre, à cette époque, le stockage de l’énergie solaire, non utilisée en temps réel, par transformation en hydrogène, ne bénéficierait que très peu à l’alimentation des immeubles pour les chauffer et les éclairer. Les auteurs de l’étude estiment que leurs conclusions sont applicables à bien des sites de Californie particulièrement exposés au Soleil. Ce qui, implicitement, signifie qu’avec des données différentes concernant la capacité des territoires à exploiter des sources renouvelables d’énergie pour obtenir de l’électricité, une enquête adaptée serait nécessaire. Pour autant, le travail en serait quelque peu mâché par celui des scientifiques des universités de Stanford et Munich impliqués dans la démarche ici exposée.

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