Pedeorelha | Quels sont les avantages des véhicules fonctionnant à l'hydrogène?

Cameron Merritt
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Le Volkswagen Tiguan HyMotion est un exemple de véhicule concept propulsé par une pile à hydrogène. Voir plus de photos de véhicules à carburant alternatif. Volkswagen d'Amérique

Chaque fois que vous pompez de l'essence dans votre voiture, vous épuisez légèrement l'approvisionnement mondial en combustibles fossiles. Ces carburants, qui comprennent pétrole et charbon, sont les restes condensés d'organismes vivants des temps préhistoriques. L'approvisionnement de ces carburants est limité et finira par s'épuiser. Pire encore, une grande partie de cet approvisionnement en pétrole est contrôlée par quelques nations dotées d'une abondance de pétrole et ces nations peuvent dicter à la fois l'approvisionnement en pétrole et son prix. En outre, la dépendance aux combustibles fossiles par une nation comme les États-Unis complique encore davantage des questions déjà complexes de relations extérieures et de sécurité nationale. Les combustibles fossiles ont satisfait une grande partie des besoins énergétiques mondiaux pendant plusieurs siècles, mais il y a une limite à combien de temps ils peuvent continuer à le faire à l'avenir..

Galerie d'images de véhicules à carburant alternatif

L'univers dans lequel nous vivons est composé d'environ 75% d'hydrogène, bien qu'il y ait étonnamment peu d'hydrogène pur ici à la surface de la Terre. L'hydrogène gazeux existe généralement sous forme de H₂ molécules, dans lesquelles deux atomes d'hydrogène sont liés ensemble. Parce que H₂ les molécules sont si légères, que l'hydrogène gazeux non contenu peut facilement flotter jusqu'au sommet de l'atmosphère terrestre et peut en fait s'échapper dans l'espace. La plupart de l'hydrogène au niveau du sol est lié sous forme moléculaire avec d'autres éléments - dans l'eau, par exemple, où l'hydrogène est combiné avec l'oxygène pour former H₂O molécules.

Il existe plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour produire de l'hydrogène pur à partir de molécules contenant de l'hydrogène. L'hydrogène peut être extrait du gaz naturel (de loin la méthode la plus courante), il peut être éliminé de l'eau par électrolyse ou il peut être produit biologiquement à partir d'algues ou de certains types de bactéries. Certaines des méthodes les plus prometteuses de production d'hydrogène font encore l'objet de recherches, tandis que d'autres, telles que l'extraction du gaz naturel, sont couramment utilisées..

En 1970, le chimiste John Bockris a inventé le terme économie de l'hydrogène faire référence à un futur dans lequel tous les véhicules utiliseraient hydrogène comme carburant. Une étape importante dans cette direction a été le développement d'un appareil appelé pile à combustible, qui produit de l'électricité à partir d'hydrogène. Les grands constructeurs automobiles ont déjà produit des concept-cars alimentés par des piles à combustible, le Volkswagen Tiguan HyMotion et le SUV Chevrolet Equinox Fuel Cell en sont deux exemples, et au moins un modèle de production de piles à hydrogène est déjà disponible en Californie, le Honda FCX Clarity..

Pourquoi pousser à la technologie de l'hydrogène? Est-ce vraiment bien mieux que la consommation de combustibles fossiles? Qu'en est-il de l'économie de l'hydrogène - est-ce même possible? Prenez une grande inspiration et lisez la page suivante.

Contenu

Plus de pollution?
Plus de dépendance pétrolière étrangère?
L'économie de l'hydrogène est-elle durable?

La circulation de l'après-midi circule dans les rues de Pékin remplies de smog le 14 juillet 2008. Est-il possible pour les véhicules alimentés par des piles à hydrogène de réduire la pollution de l'air? FREDERIC J.BROWN / AFP / Getty Images

L'un des avantages les plus importants d'une économie d'hydrogène est que les piles à combustible sont non polluantes. Aucune émission de carbone n'est produite lorsque l'électricité est produite dans une pile à combustible. Une pile à hydrogène produit deux sous-produits: la chaleur et l'eau. Si chaque véhicule sur la route était alimenté par une pile à hydrogène, les nuages de smog familiers qui planent au-dessus de nombreuses villes américaines, dont la plupart proviennent des gaz d'échappement des véhicules, disparaîtraient en grande partie. Selon l'Environmental Protection Agency, la moitié de tous les Américains vivent dans des zones où il y a suffisamment de pollution pour avoir un effet négatif sur la santé humaine, donc réduire le smog serait un avantage significatif..

Moteurs à combustion interne, qui brûlent des carburants dérivés de l'élément carbone, produire plusieurs sous-produits, principalement gaz carbonique, l'eau, et les minuscules particules de matière que nous appelons suie. La suie, lorsqu'elle est éjectée dans l'air respiré par les humains, peut provoquer l'asthme, le cancer du poumon et d'autres maladies. En outre, la plupart des scientifiques pensent que des quantités accrues de dioxyde de carbone dans l'atmosphère contribuent au réchauffement climatique, ce qui pourrait éventuellement provoquer des changements climatiques dommageables sur une grande partie de notre planète..

La conversion des moteurs à combustion interne en sources de carburant non polluantes telles que l'hydrogène sera importante pour réduire ces problèmes dans le 21^st siècle. Mais avec plus de 130 millions de véhicules à essence en circulation aujourd'hui, il est peu probable que les voitures à pile à combustible fassent une différence suffisante dans un proche avenir pour produire des améliorations environnementales significatives. On estime que les premières voitures à pile à combustible coûteront au moins 100 000 $, ce qui les mettra hors de portée du conducteur ordinaire. Un autre point à souligner est que l'infrastructure nécessaire pour rendre ces voitures pratiques, y compris les usines de production d'hydrogène et les stations de ravitaillement, n'est pas encore disponible. Certains observateurs estiment qu'à court terme, les changements environnementaux proviendront de l'utilisation combinée de voitures à hydrogène et d'autres types de véhicules, y compris les voitures électriques à batterie et les voitures utilisant d'autres formes alternatives de carburant..

La pollution atmosphérique existante ne disparaîtra pas de sitôt. La suie se dépose de l'atmosphère en quelques semaines ou quelques mois, mais le dioxyde de carbone reste beaucoup plus longtemps. Même si toutes les sources d'émissions de carbone étaient éliminées aujourd'hui, il faudrait encore des décennies pour que les niveaux de carbone atmosphérique reviennent à la normale. De plus, les automobiles ne sont qu'une source d'émissions de carbone. D'autres, telles que les centrales électriques au charbon, devraient également être fortement réduites afin d'éviter le réchauffement climatique.

Efficacité de l'hydrogène

Un autre avantage majeur d'une pile à hydrogène est son efficacité. Un moteur à combustion interne utilise moins de 20% de l'énergie chimique de l'essence, ce qui en fait un processus relativement inefficace. Une pile à combustible, en revanche, est considérablement plus efficace, utilisant environ 60% de l'énergie disponible dans l'hydrogène.

Un nouveau véhicule à hydrogène de Nissan est exposé lors d'un événement Hydrogen Ride and Drive au Liberty Science Center le 13 août 2008 à Jersey City, N. J. Spencer Platt / Getty Images

Plus de la moitié du pétrole utilisé aux États-Unis est importé d'autres pays. Cela a un impact significatif sur l'économie des États-Unis. Les deux tiers de ce pétrole importé sont utilisés pour le transport. Parce qu'une grande quantité de pétrole provient de l'extérieur des États-Unis, les variations des prix et de l'offre sont largement hors de notre contrôle. Une grande partie du pétrole provient de régions politiquement instables du Moyen-Orient. Les tentatives pour libérer les États-Unis de la dépendance vis-à-vis du pétrole du Moyen-Orient remontent aux années 1970; cependant, la quantité de pétrole importée a en fait augmenté depuis lors. De plus, l'inquiétude concernant la dépendance pétrolière des États-Unis s'est encore accrue à la suite des événements terroristes du 11 septembre 2001..

Un autre problème lié à notre dépendance au pétrole est que la hausse des prix du pétrole a un effet sur l'ensemble de l'économie américaine, augmentant le prix de presque tous les produits qui utilisent du pétrole dans sa fabrication ou qui nécessitent du pétrole pour atteindre le marché. Les prix du pétrole ont fortement augmenté ces dernières années, le prix de l'essence et du diesel oscillant entre 4 et 5 dollars le gallon tout au long de 2008.

L'hydrogène sera-t-il moins cher que l'essence? Le département américain de l'énergie estime que les piles à combustible de la génération actuelle produisent de l'électricité à un prix d'environ 225 dollars le kilowatt. Malheureusement, les prix devront baisser à environ 30 $ le kilowatt avant que l'hydrogène ne soit compétitif par rapport à l'essence comme carburant; cependant, le Conseil national de recherches prédit que le coût de l'hydrogène lui-même, mesuré par mille, pourrait bientôt être jusqu'à 50 pour cent inférieur au coût actuel de l'essence. De toute évidence, cet avantage continuera d'augmenter régulièrement à mesure que le prix du gaz augmentera. L'efficacité avec laquelle l'hydrogène est converti en électricité lui confère également un avantage substantiel.

Les véhicules à hydrogène peuvent-ils aider à briser notre dépendance au pétrole? Les véhicules à hydrogène aideront à réduire cette dépendance, mais il faudra probablement des décennies avant que suffisamment de véhicules à hydrogène soient utilisés quotidiennement pour faire une différence significative sur les importations de pétrole. À long terme, cependant, l'impact des voitures à hydrogène pourrait être considérable.

Les voitures à hydrogène ne sont pas seulement les voitures du futur - plusieurs véhicules à pile à combustible (ou FCV) sont actuellement sur la route:

Le Honda FCX Clarity: C'est le seul véhicule à pile à combustible qui peut être loué par des particuliers, mais uniquement dans certaines parties de la Californie où des stations de ravitaillement en hydrogène sont installées. Honda facture 600 $ par mois pour un bail FCX. Le premier FCX a été livré à une famille californienne le 25 juillet 2008.
VUS à pile à combustible Chevrolet Equinox: Des flottes de VUS Equinox à pile à combustible ont parcouru la Californie, New York et Washington, D.C., pour faire la démonstration de cette technologie. Ce véhicule n'est actuellement pas disponible à la location ou à l'achat.
Volkswagen Tiguan HyMotion: Comme Chevrolet, Volkswagen n'est pas prêt à vendre ou louer ce véhicule, mais le HyMotion faisait partie d'un National Hydrogen Road Tour qui allait de Portland, Maine, à Los Angeles, Californie.
BMW Hydrogène 7: Bien qu'il ne soit pas encore disponible pour le grand public, BMW a offert ce véhicule à des célébrités - à commencer par l'acteur Will Ferrell - pour de longues périodes d'utilisation..

Elle compte moins de 300 000 habitants, mais Reykjavik, en Islande, se positionne pour devenir la première économie de l'hydrogène durable au monde. Arctic-Images / Getty Images

Si l'économie de l'hydrogène veut offrir aux États-Unis un avenir sans pollution et sans dépendance vis-à-vis du pétrole étranger, elle doit être durable. Autrement dit, il doit être en mesure de suivre la croissance démographique croissante, l'utilisation accrue de technologies énergivores, les changements politiques et les changements d'attitude des gens envers l'environnement et le bien-être des générations futures. On estime que les besoins énergétiques mondiaux doubleront d'ici 2050. Il est peu probable que la diminution rapide des approvisionnements en combustibles fossiles puisse répondre à cette demande, de nouvelles ressources énergétiques seront donc cruciales.

L'un des principaux obstacles à une économie de l'hydrogène durable est que les méthodes actuellement utilisées pour extraire l'hydrogène de molécules plus grosses reposent sur l'électricité - et que l'électricité est produite en grande partie par des méthodes qui créent de la pollution. Si l'extraction de l'hydrogène est réalisée à l'aide de l'électricité d'une centrale électrique au charbon, peu importe que la pile à combustible ne pollue pas, car la pollution s'est produite lors de l'extraction de l'hydrogène. Si l'hydrogène doit être une véritable source d'énergie non polluante, l'électricité utilisée pour extraire l'hydrogène devra être produite par une méthode non polluante telle que l'énergie solaire. À l'heure actuelle, ce n'est généralement pas le cas, donc une économie de l'hydrogène véritablement durable nécessitera des changements substantiels dans la production d'électricité..

Le stockage est également un problème. L'hydrogène est stocké sous forme liquide comprimé et avec le temps, une partie s'échappe par évaporation. Si une voiture à hydrogène n'est pas conduite régulièrement, les pertes par évaporation augmenteront considérablement la dépense globale du carburant. Et la compression de l'hydrogène liquide à un volume qui peut être transporté dans une voiture nécessite également beaucoup d'énergie, et cette énergie peut avoir été générée à l'aide de méthodes polluantes..

Certains experts estiment que les améliorations de la production et du stockage de l'hydrogène conduiront à une économie durable de l'hydrogène dans 15 à 30 ans. Cependant, l'idée d'une économie de l'hydrogène a ses adversaires, dont beaucoup pensent qu'une telle économie ne peut jamais être durable et que nos ressources seraient mieux utilisées pour explorer d'autres formes de production d'électricité. Il faudra peut-être des années avant qu'il ne devienne clair si l'hydrogène est vraiment le carburant du futur.

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