Les piles à combustible sont-elles écologiques? Pas toujours !

Les piles à combustible passent pour la technologie de l’avenir pour les voitures, mais aussi pour les chauffages domestiques. Elles occupent ainsi une position clé pour le passage aux énergies renouvelables. Mais est-ce que les piles à combustible sont dans tous les cas plus écologiques?

Une équipe internationale de scientifiques placée sous la direction de l’Empa a calculé leur écobilan et est arrivée à la conclusion: tout dépend du carburant.

A l’avenir nous pourrions conduire des voitures à pile à combustible qui utiliseraient de l’hydrogène produit avec l’énergie solaire. La voiture «zéro émissions» serait alors devenue réalité. En même temps, on pourrait trouver dans les sous-sol de nos habitations des petites centrales de cogénération utilisant elles aussi la technologie de la pile à combustible pour transformer le gaz naturel et le biogaz en électricité et produire encore «en passant» de la chaleur pour le chauffage du bâtiment. Seulement ce qui est techniquement faisable est-il aussi judicieux pour l’environnement ? Le chercheur de l’Empa Dominic Notter s’est mis au travail avec des collègues de Grèce et du Brésil pour calculer l’écobilan des piles à combustible: depuis la fabrication et sur la totalité de leur cycle de vie, avec leur exploitation et jusqu’à leur recyclage final.

Le point décisif: la manière dont l’électricité est produite

Le résultat est clair: l’utilisation des piles à combustible sur les voitures n’est écologiquement judicieuse que si elles utilisent de l’hydrogène produit à partir de sources d’énergie renouvelables. Cela n’a aucun sens de se brancher sur le réseau de distribution électrique européen pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau et l’utiliser pour faire le plein de ces voitures. Avec cette méthode, les émissions de CO2 par kilowatt/heure sont beaucoup trop élevées. Actuellement l’hydrogène industriel est produit en majeure partie directement à partir de gaz naturel. Mais avec ce type de production aussi, la pile à combustible n’apporte pratiquement aucun avantage écologique. Les voitures équipées de moteurs à combustion interne font actuellement encore la course en tête: leur production est en effet moins polluante.

En comparaison écologique avec les voitures électriques aussi, les voitures à pile à combustible n’ont actuellement aucune chance: il faut en effet tout d’abord produire de l’hydrogène avec de l’électricité. Cet hydrogène est alors utilisé sur la voiture pour produire de nouveau de l’électricité. Cette double transformation réduit nettement l’efficience énergétique. Celui qui utilise directement ce même courant pour charger la batterie de sa voiture électrique roule plus économiquement aussi plus écologiquement.

Il pourrait toutefois en aller autrement dans l’avenir, selon Notter. A partir du moment où l’électricité sera produite en majeure partie à partir de l’énergie solaire, éolienne ou hydraulique, la voiture à pile à combustible deviendra concurrentielle – cela parce que sa fabrication consomme moins de ressources, que son rayon d’action est plus étendu et que faire le plein demande moins de temps.

Les centrales à cogénération: championnes de l’efficience énergétique

Dans leur comparaison des centrales à cogénération, cette équipe de scientifique a opposé une pile à combustible utilisant la technologie la plus récente des nanotubes de carbone à un moteur Stirling. Ce moteur qui n’émet aucun gaz d’échappement et transforme la chaleur en mouvement a été inventé et breveté en 1816 par le pasteur écossais Robert Stirling. Ces deux types de centrale de cogénération peuvent fonctionner avec du gaz naturel. Le résultat du calcul de leur écobilan: un léger avantage pour la pile à combustible parce qu’elle transforme une plus grande partie de gaz naturel en électricité. Si l’on produit avec elle à la fois de l’électricité et de la chaleur, elle utilise 90 pour-cent de l’énergie contenue dans le gaz naturel – une valeur record. Les centrales de cogénération, quel que soit leur type, sont ainsi des championnes de l’efficience énergétique. Le désavantage des piles à combustible: elles renferment des métaux rares tels que le platine qui deviennent de plus en plus cher et qui pourraient être difficile à obtenir dans le futur. Par contre, la construction du moteur Stirling est plus simple et n’utilise que de l’acier.

Les piles à combustible sont-elles écologiques? Pas toujours !

[ Voiture à pile à combustible: Toyota Mirai ]


Elektroautos mit EU-Strom sind nicht umweltfreundlicher als Benziner

Für Pour leurs calculs Dominic Notter et ses collègues chercheurs ont eu recours à la méthode des écobilans. Cet instrument permet de calculer les empreintes environnementales des biens et des services et de les comparer entre elles. Pour les composants des piles à combustible, les chercheurs ont procédé eux-mêmes à la totalité des calculs depuis la base: pour ce qui est des centrales à cogénération, on a pris en considération une pile à combustible d’une puissance de 1 kilowatt que l’on a comparée avec un moteur Stirling produisant la même quantité d’électricité. La voiture à pile à combustible prise en considération dans cette étude avait une puissance de 55 kW et a été comparée à une voiture électrique et à une petite voiture à essence de même puissance.

Le résultat: si l’on prend en considération le mix de courant européen actuel, la petite voiture à essence, avec une consommation supposée de 6,1 l/100 km est la meilleure après un kilométrage de 150’000 kilomètres. La voiture électrique chargée avec le mix de courant européen provoque une charge environnementale légèrement supérieure – comparable à une consommation d’essence de 6,4 l/100 km. Une petite voiture à pile à combustible dont l’hydrogène serait produit à partir du mix de courant européen serait actuellement la plus mauvaise option. Cette voiture produirait le même effet sur l’environnement qu’une voiture de sport luxueuse avec une consommation 12,1 l/100 km.

Toutefois les piles à combustible pourraient devenir dans l’avenir une technologie importante – à savoir si dans le futur l’électricité excédentaire produite à partir de l’énergie éolienne et solaire pouvait être stockée sous forme d’hydrogène et s’utiliser pour le chauffage domestique et la mobilité. Actuellement les centrales éoliennes sont tout simplement arrêtées lorsqu’il y a un excédent de courant sur le marché. Une énergie écologique qui se perd sans être utilisée.

Partagez l'article

 



Articles connexes

Poster un Commentaire

14 Commentaires sur "Les piles à combustible sont-elles écologiques? Pas toujours !"

Me notifier des
avatar
Trier par:   plus récents | plus anciens | plus de votes
Seb92
Invité

Vous êtes sérieux sur l’unité ?? Pour un site spécialiste de l’énergie, vous devriez savoir que les kW/h sont une abbération. Petite aide :

Dampere
Invité
Le mix de courant européen n’est pas une bonne référence, car il contient trop de charbon et de lignite. Les mix de courant français et belge sont beaucoup plus pertinents. La voiture électrique sera toujours plus écologique que la voiture à hydrogène : – si l’hydrogène est produit à partir de gaz naturel, çà donne du CO2 – si l’hydrogène est produit à partir d’énergie électrique, mieux vaut utiliser celle-ci pour charger des batteries : de chaque kWh d’énergie utilisée, on retrouve 0,8 kWh aux roues de la voiture électrique et seulement 0,2 kWh aux roues de la voiture à… Lire plus »
ampere
Invité
La référence au mix européen n’est pas pertinente, car elle dépend trop de l’Allemagne qui brûle du charbon. Entre francophones, parlon du mix français ou belge. Pr ailleurs partir d’énergie électrique (solaire, éolienne ou autre) pour fabriquer de l’hydrogène qui servira à alimenter (plus tard) une pile à combustible pour fournir de l’énergie est une filière dont le rendement et mauvais : avec 1 kWh à l’entrée, on ne retrouve que 0,20 kWh pour alimenter le récepteur final (moteur ou tout autre application électrique.Il vaut mieux utiliser ce kWh pour charger des batteries et retrouver 0,80 kWh en bout de… Lire plus »
ampere
Invité
La référence au mix européen n’est pas pertinente, car elle dépend trop de l’Allemagne qui brûle du charbon. Entre francophones, parlon du mix français ou belge. Pr ailleurs partir d’énergie électrique (solaire, éolienne ou autre) pour fabriquer de l’hydrogène qui servira à alimenter (plus tard) une pile à combustible pour fournir de l’énergie est une filière dont le rendement et mauvais : avec 1 kWh à l’entrée, on ne retrouve que 0,20 kWh pour alimenter le récepteur final (moteur ou tout autre application électrique.Il vaut mieux utiliser ce kWh pour charger des batteries et retrouver 0,80 kWh en bout de… Lire plus »
Kpi
Invité

De mémoire, il existe des piles à combustible qui n’utilisent justement pas de platine (en céramique et qui fonctionnent à haute température) pour éviter ce problème de prix et de dépendance. Elles ne peuvent pas être utilisés dans les voitures (pas de start/stop possible), mais pour la cogénération domestuique, elles font parfaitement l’affaire car elles tournent pendant tout l’hiver.

Lionel-fr
Invité
Encore une étude qui se contente des multiplications, comme dans les années 70. Pour faire une bonne prospective, il faut faire un modèle avec des paramètres et “le faire tourner” càd que pour chaque jour (ou semaine), on re-calcule les “propriétés” du modèle. Alors on peut essayer des valeurs différentes pour chaque propriété et en ajouter de nouvelles. En l’occurrence , le modèle serait autrement pertinent s’il incluait le commerce extérieur.. Parler de locomotion sans pétrole en oubliant la balance du commerce est une inepsie D’ailleurs , d’une façon générale les paramètres commerciaux sont ignorés: taux de pénétration, prix des… Lire plus »
jmdesp
Invité
C’est un peu fatiguant à lire comme réponse Lionel. Parce que mis à part noyer le poisson de manière massive, il n’y a strictement aucun contenu. De l’ad hominen, “ils savent juste faire des multiplications”, ben oui c’est quand même depuis toujours l’outils de base d’une évaluation, “produit par un profile de statisticien gauchiste”, et l’invocation du “commerce extérieur” qui va tout changer. Ah ? Le problème c’est le rendement intrinsèque de la solutions et le “commerce” change tout ? A celà, ajouter une sympathique de faut pas comparer parce que c’est incomparable, l’hydrogène c’est spécifique donc c’est unique, donc… Lire plus »
Lionel-fr
Invité
Ok vous voulez vraiment nous vendre les méthodes de calcul des 70’s et moi j’insiste pour vous dire que ça n’a aucune valeur prédictive ! L’hydrogène pourrait bien avoir un rendement de 1% , s’il y a des investisseurs pour le payer, il fera mieux qu’une techno à 100% de rendement dont personne ne veut C’est la vie, on n’est pas un régime communiste et on ne l’a jamais été Le déficit de la balance commerciale dû à la facture pétrolière est une plaie pour les états et les peuples : ça coute des revenus, de l’activité , des emplois… Lire plus »
Herve
Invité
Bonjour Lionel “L’hydrogène pourrait bien avoir un rendement de 1% , s’il y a des investisseurs pour le payer,…” En principe un investisseur aime bien récuperrer sa mise (et même il espère un peu plus que sa mise…) Donc trouver un investisseur signifie lui presenter une techno qui ait un avenir prometteur, donc des clients potentiels, donc un réel interet de la technique pour qu’ils achètent et pour ça la multiplication des années 70 va pas mal servir à voir ou on se situe… (d’ailleurs vos modèles sont farcis de ces multiplications) Aprés, je suis d’accord avec vous sur l’interet… Lire plus »
Lionel-fr
Invité
Je farcis aussi mes programmes de multiplication mais ça ne veut dire qu’une seule chose : utiliser les multiplications et les divisions ne permet pas d’obtenir d’info décisive sur un problème donné, cela permet de le vectoriser On fait beaucoup de choses en vectorisant des problèmes, on annule les distances et les quantités, on fait des synthèses , tout cela est très bien Mais quand on a des désisions à prendre, il faut choisir entre peste et choléra et les vecteurs ne suffisent pas. Comme vous le dîtes, les critères sont nombreux et les vecteurs sont généralement incomparables Le choix… Lire plus »
Greory-fr
Invité
Bonjour, Comme beaucoup je m’intéresse de près à tous les sujets de transition énergétique et autres transports, chaufages etc… propres. Je travaille dans la BI (Business Intelligence) et j’ai pu parcourir plusieurs grands périmètre, énergie, industrie, banque et assurance. J’ai pu me familiariser avec des modèles classiques, et récemment sur des outils de visulaisation big data, Hadoop, data mining etc… (SAS, R, Tibco) Ma vision qui s’appuie sur 20 années de désilusion c’est qu’au finla tous les Quants, Actuaires et autres statisticiens de haut vol qui nous pondent des modèles qu’une poignées de matheux issus de nos plus prestigieuses usines… Lire plus »
Lionel-fr
Invité
Mon propos est surtout de démontrer que la vectorisation (logaritmes, etc..) permet certes de ramener un problème à l’échelle visuelle mais en utilisant des logaritmes différents pour plusieurs problèmes , on produit des artefacts càd des aberrations Les vecteurs sont à double tranchant, ils relativisent un problème et en même temps empèchent de le comparer à un autre : autrement dit, les vecteurs “cloisonnent” En ce moment , je ne fais pas vraiment de big data car surtout de l’embarqué et mes volumes de données sont restreints. Je ne fais que des algoritmes. Je les teste, je vois si ça… Lire plus »
Andre_13
Invité

Bonjour, Il est écrit dans cet article : “Avec cette méthode, les émissions de CO2 par kilowatt/heure sont beaucoup trop élevées”! Ce n’est pas très sérieux. Cordialement, André

Lionel-fr
Invité
Pour faire simple, une technologie existe s’il y a des gens pour la payer. Ses qualités techniques sont une autre histoire.. C’est trop facile de balancer des allégations sur les qualités , c’est un jeu de dupes. En fait , comme n’importe quel boursicoteur qui achète un titre, vous essayez de faire monter la cote de votre techno en faisant du buzz sur internet. Mais réalisez vous que tout le monde le fait ? Le principe fondamental est que ce qu’on dit n’est pas vraiment important, ce qui est important, c’est ce qu’on achète parce qu’on réfléchit différament lorsque il… Lire plus »
wpDiscuz