Hydrogène : un séparateur d’eau qui fonctionne sur une pile AAA !

Bien que souvent présentés comme des véhicules ‘zéro émission’ la plupart des voitures à hydrogène roulent à partir du gaz naturel, un combustible fossile qui contribue au réchauffement climatique.

En réponse à ce défi, les scientifiques de l’Université de Stanford ont mis au point un dispositif bon marché sans émissions qui utilise une pile standard AAA pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau.

La batterie envoie un courant électrique à travers deux électrodes qui divisent l’eau en hydrogène et en oxygène gazeux. Contrairement à d’autres séparateurs d’eau qui utilisent des catalyseurs constitués de métaux précieux, les électrodes ici sont faites de matériaux peu coûteux et abondants comme le nickel et le fer.

"Avec l’utilisation du nickel et du fer, qui sont des matériaux bon marché, nous avons pu concevoir des électro-catalyseurs assez actifs pour séparer l’eau à la température ambiante avec une seule pile de 1,5 volts", a déclaré Hongjie Dai, professeur de chimie à Stanford. "C’est la première fois que l’on utilise des catalyseurs de métaux ‘non précieux’ pour séparer l’eau à une tension faible. C’est tout à fait remarquable, car normalement pour atteindre cette tension vous n’avez pas d’autres options que d’employer des métaux coûteux, comme le platine ou l’iridium."

En plus de produire de l’hydrogène, le nouveau séparateur d’eau peut être utilisé pour fabriquer du chlore gazeux et de l’hydroxyde de sodium, un autre produit chimique industriel important, selon Hongjie Dai.

La promesse de l’hydrogène

Les constructeurs automobiles ont longtemps considéré la pile à combustible à hydrogène comme une alternative prometteuse au moteur à essence. La technologie des piles à combustible se résume essentiellement à la décomposition de l’eau. Pour alimenter la voiture, la pile à combustible va combiner de l’hydrogène gazeux stocké avec l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité. Le seul sous-produit rejeté est l’eau – à la différence de la combustion (essence) qui libère du dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre.

Plus tôt cette année, Hyundai a commencé à louer des véhicules à pile à combustible en Californie du Sud. Toyota et Honda vont pour leur part commencer à commercialiser des voitures à pile à combustible à partir de 2015. La plupart de ces véhicules rouleront à partir d’hydrogène produit de façon industrielle en combinant de la vapeur très chaude et du gaz naturel, un processus gourmand en énergie qui libère du dioxyde de carbone comme sous-produit.

La décomposition de l’eau pour produire de l’hydrogène ne nécessite pas de combustible fossile et n’émet pas de gaz à effet de serre. Mais les scientifiques n’ont pas encore développé, un répartiteur actif de l’eau abordable avec des catalyseurs capables de travailler à l’échelle industrielle.

Des économies d’énergie et d’argent

La découverte a été réalisée par Ming Gong, un étudiant diplômé de Stanford, co-auteur de l’étude. "Ming Gong a découvert une structure métallique nickel / nickel-oxyde qui s’avère être plus actif que du métal pur tel que le nickel pur ou de l’oxyde de nickel seul", a déclaré Hongjie Dai. "Cette nouvelle structure favorise l’électro-catalyse d’hydrogène, mais nous ne comprenons pas encore pleinement les phénomènes qui se cachent derrière."

Selon Ming Gong, le catalyseur nickel / nickel-oxyde réduit considérablement la tension nécessaire pour décomposer l’eau, ce qui pourrait éventuellement épargner aux producteurs d’hydrogène de milliards de dollars en coûts d’électricité. Son prochain objectif est maintenant d’améliorer la longévité de l’appareil.

"Les électrodes sont relativement stables, mais elles se décomposent lentement au fil du temps," a t-il précisé. "Le dispositif actuel pourrait probablement fonctionner pendant des jours, mais des semaines ou des mois seraient préférables. Cet objectif est réalisable sur la base de mes résultats les plus récents."

Les chercheurs envisagent également de développer un séparateur d’eau qui fonctionne avec l’électro-solaire.

"L’hydrogène est un combustible idéal pour alimenter les véhicules, les bâtiments et stocker les énergies renouvelables", a conclu Hongjie Dai. "Nous sommes très fier d’avoir conçu un catalyseur actif à faible coût. Cela démontre que l’ingénierie à l’échelle nanométrique des matériaux peut vraiment faire la différence dans la façon dont nous produisons les combustibles et consommons l’énergie."

L’étude du nouveau dispositif a été publiée dans le numéro 22 d’août de la revue Nature Communications.

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Alchimiste

Je ne comprends pas la nouveauté, le couple d’oxydoreduction de l’eau en H2 et O2 est à un potentiel de 1.23V, donc si on applique une tension supérieur à 1.23V dans de l’eau, on la décompose en O2 et H2, ca marche très bien avec des électrodes en carbone… Quelqu’un peut m’expliquer la nouveauté ?

Georges50

Vous avez lu l’article ! Le problème c’est de produire de l’hydrogène à l’échelle industrielle sans passer par la case gaz naturel… Trouver un catalyseur en métal non précieux = gain financier fonctionne à faible tension = économie d’énergie

Pastilleverte

Sans vouloir être rabat-joie (quoique…) encore une annonce d’une percée technologique n’ayant appremment que des qualités, mis à part la durée de vie des électrodes “relativement stables mais qui se décomposent” (sic). Bon OK, attendons que ce procédé soit industrialisable (lisé) avec les mêmes bénéfices et en ayant corrigé le (seul ?) défaut. Au passage, le gag c’est que la vapeur d’eau, seul “déchét” de la combustion à l’H2 est le principal gaz à effet de serre, et de très loin. Tant que les véhicules à H2 sont très peu nombreux, auxcun problèle, mais dans l’hypothèse d’un parc automobile (sans compter les systèmes de chauffage ou de production d’électricité) majoritairement à H2 (hypothèse aussi lointaine que les prédictions apocalyptiques du GIEC, comprendre 2100), aïe aïe aïe !

gaga42

Hypocrisie: L’électrolyse n’émet pas de gaz à effet de serre, mais l’électricité nécessaire en émet beaucoup, notamment dans la plupart des pays qui la produisent à partir du charbon… @pastilleverte: Pour la Nième fois, la vapeur d’eau esu stricto sensu un gaz à effet de serre, mais son émission, surtout à l’échelle humaine, n’entraine pas d’effet de serre (équilibre thermo liquide-vapeur…)

Luis

¤ Avec une pile AAA, vous produirez peut-être assez d’énergie pour obtenir une petite quantité d’hydrogène pour alimenter une voiture miniature Dinky Toys. Profitez d’une publicité actuelle pour vous procurer ce genre de miniatures. Mais encore faut-il arriver à fabriquer l’électrolyseur et la pile à combustible à une si petite échelle (1/43e), même si l’on veut le mettre dans le fourgon Citroën HY (1948-1981). Dans la vraie vie, c’est différent. Les électrolyseurs industriels de grande taille, les plus performants, consomment de 4 à 5 kWh pour produire un m3 d’hydrogène à pression normale. Rendement modeste pour l’électrolyse, rendement modeste pour la pile à combustible, rendement encore plus modeste pour l’ensemble. Sans parler des pertes de compression ou liquéfaction et de celles des auxiliaires.

Lionel-fr

Vapeur d’eau / GES… Quand on parle de l’effet de serre de la vapeur , on parle des milliards de m3 issus de l’évaporation des oceans, faudrait quand même pas confondre un tel volume issu directement du rayonnement solaire et les quelques m3 issus de l’activité humaine Le deuxieme point soulevé par l’hypothèse d’un effet de serre issu de la vapeur des piles à combustibles, c’est que cette vapeur est souvent condensée à bord du véhicule grâce au refroidissement de l’air d’une part mais surtout la détente du gaz une fois sorti de la pile à combuslible qui provoque sa cendensation immédiate Enfin, je me demande si vous avez déjà vu une centrale classique (fissile ou fossile) marce que là vous avez beaucoup de vapeur , mais rassurez vous, cette vapeur a fort peu de chnce de devenir un nuage.. même microscopique . Généralement elle est refroidie dans des tours aero réfrigérantes qui amplifient son expansion justement. Cela permet à l’eau de précipiter rapidement.

Sicetaitsimple

Bon, d’accord avec vous et surtout gaga42 pour dire qu’on peut emettre autant de vapeut d’eau d’origine anthropique qu’on veut ça ne changera rien. Mais quand vous nous dites “Généralement elle est refroidie dans des tours aero réfrigérantes qui amplifient son expansion justement”, ouille ouillle ouille!.

jpdebangui

Tant que le rendement des systèmes permettant de fabriquer de l’hydrogène sera faible, leur seul intérêt réel sera le stockage de l’énergie, et encore, car le rendement du cycle stockage génération de l’électricité par cette voie confère à cette technique un prix exorbitant. Dans les années 60 des moteurs brûlant de l’hydrogène avait été expérimentés. Quel est le rendement comparatif de cette solution, pour les véhicules, par rapport à celle développée aujourd’hui (pile à combustible + moteur électrique) ? Il me semble que le rendement des piles à combustible est moins bon que celui des moteurs à combustion interne qui est de l’ordre de 25% aujourd’hui…

Luis

¤ Une étude récente montre qu’il ne faut pas se faire d’illusion sur l’utilisation de l’hydrogène pour remplacer les carburants fossiles. Si l’hydrogène est produit à partir du reformage du méthane, aucun intérêt. Autant bruler directement le méthane dans un moteur thermique. Si l’hydrogène est produit par électrolyse à partir d’électricité renouvelable (ou atomique), le rendement est si faible qu’il ne présente pas d’intérêt non plus. Surtout qu’ensuite, le rendement de la pile à combustible est bien faible. Mieux vaut un véhicule électrique. Ou encore mieux, des transports en commun améliorés, du vélo, de la marche à pied. Ces deux derniers étant très bon pour l’économie et la santé.

De passage

“les scientifiques de l’Université de Stanford” …! Dans tout vieux traité de Chimie du 19° siècle traîne cette solution déjà connue et utilisée industriellement. Le fer a une surtension faible et le nickel aussi à cause de son affinité pour l’hydrogène, car ce métal est de la même famille que Palladium et Platine qui sont de puissants catalyseurs d’hydrogénation. Elles sont tombées bien bas les Universités américaines pour annoncer une “découverte” qui n’est qu’un plagiat d’application industrielle. Pas étonnant alors que leur Réchauffement Climatique ne soit qu’une arnaque!…

Simong85

“Mieux vaut un véhicule électrique” –> les véhicules à piles à combustibles utilisent l’hydrogène pour créer du courant et donc alimenter un moteur électrique, attention de ne pas confondre la source d’énergie et le type de traction (la différence est ici qu’il n’y a pas de batterie mais un réservoir à hydrogène (gazeux à haute pression (700bar) ou sous forme solide en le combinant avec des métaux) + une pile a combustible qui crée du courant

Lionel-fr

on a des pics de production EnR qui dépasseront les 50GW en 2020 et on n’a pas la moindre idée de quoi faire du tiers de cette production. Oubliez le rendement thermodynamique pour ce qui concerne l’HH , il n’a aucun sens, le rendement MACRO économique a un sens, le rendement Carnot aucun. Un véhicule à hydrogène a un rendement mécanique 2*supérieur à son équivalent fossile mais même ça n’a que peu d’impact. Ce qui a un impact , c’est de savoir qu’on peut remplacer le fossile par une production nationale. Car vous oubliez un peu vite le jeu des taxes, emplois, coûts de MO, commerce éxterieur, conséquences militaires de la dépendance énergétique, stabilisation des réseaux, stockage embarqué , et même les iles avec quelques éoliennes surpuissantes. Le coût de la concurrence fossile n’est pas le seul à prendre en compte, que se passe-t-il si le fuel n’arrive plus ? Enfin je vous signale que l’hydrogène dépollue considérablement les moteurs diesels (HHO) et que son rendement en cogénération est , au contraire de ce que dit l’ADEME, supérieur à 60%. Une pile a combustible est totalement silencieuse et peut être installée dans le salon. Ca fait 50 ans que des ploucs de tous bords nous sortent leur science sur l’hydrogène et pourtant BMW va utiliser la plateforme Toyota, Mercedes sortira ses vehicules HH en 2017, Hyundai produit déjà en série, Toyota FCV sort en avril 2015, la ville de Tokyo a autorisé le stockage à 850bar la Californie a des stations HH, le Danemark, le Japon, l’Allemagne… C’est quoi votre Ademe ? Ca vaut quoi ? Ca fabrique quoi ?

Samzine

@ Lionel-fr A rendement macroéconomique similaire, la mobilité électrique à batterie n’est-elle pas plus efficace et moins chère ?

Lionel-fr

Votre question est tellement petinente que le monde industrialisé a décidé d’y approter une réponse “en conditions réelles” Les véhicules lithium sont là depuis 2011 environ et l’hydrogène arrive en petite séries (1000 par an chez 3 constructeurs) en 2016 soit 5 ans après. déjà on peut noter que les deux technos n’ont pas vraiment le même usage : à part les services comme autolib, les petites voitures li-ion n’intéressent personne ou presque ou disons plutôt qu’elles ne remplaceront jamais le parc thermique et qu’elles n’auront donc jamais d’impact majeur sur le marché de l’énergie mais peuvent offrir des niches intéressantes (livraisons, flotte captive, auto partage, ..) Les grosses voitures type Tesla model S coutent 50 à 55 keuros et sont vraiment intéressantes mais trop chères pour changer la donne. La Toyota Sedan FCV sera vendue en avril prochain à 50 keuros avec une autonomie de 650 km contre 480 pour la model S et un rechargement en 5 minutes contre au moins 45 minutes sur une prise spéciale délivrant des dizaines de kw.. Donc pour l’automobiliste, HH est plus intéressant sur tous les plans. HH mobilise davantage de hardware pour la recharge et la conversion d’électricité en HH coute 20 à 25% de rendement ce dont l’automobiliste cadre supérieur se fiche éperdument. Quant à exploiter le PV , HH a encore l’avantage puisque il se stocke naturellement alors que les super stations de recharge Tesla monopolistent une batterie fixe pour stocker 1 unique plein. Personne ne peut dire combien coutera le lithium quand on vendra seulement 2 millions de batteries par an alors que HH reste linéaire dans sa montée en charge : la taille du parc HH fera donc baisser son prix puisque on peut s’attendre à des économies d’échelle drastiques mais aussi à une chute des prix naturelle comme toute technologie qui n’en est plus aux têtes de série comme les premiers modèles HH Toyota, GM, Benz, Hyundai, Honda, Ford, Nissan, ……… De son coté une version économique de la model S , la model 3 , sortira dans 2 ans selon E Musk. On peut prendre les paris maintenenant puisque en 2020 n, les deux marchés seront assez avancés.. Personnellement, je penche pour une généralisation de l’hydrogène en transport, cogénération, productions chimiques catalytiques et stabilisation réseau électrique. Le lithium gardera ses niches mais plafonnera à 1 ou 2% du marché

Liion

Il parait même que des scientifiques du MIT ont découvert que l’eau portée à 100° se met à bouillir ! Fascinant.

Tech

tout d’abord merci à lyonel-fr de remettre les pendules à l’huere, oui l’H2 c’est le futur car le stockage est bien plus efficace que les batterie et le stockae c’est la clef du futur! deuxio, mes premiers cours de chimie ont consisté avec une vielle pile plate de lampe de poche (4,5 volt donc) a hydrolisr de l’H2 et même en mettant la sortie des 2 électrode dans un tube à essai et en présentant une flamme a faire une petite explosion et recréation d’eau!!! c’était il y a + de 40 ans (mince, grillé sur mon age;o) la nouveauté ce n’est pas la pile AAA, je suis sur qu’avec 1 kilo d’oranges de citrons ou de pamplemousse, mises en série avec les bons couples de métaux pour obtenir 1,5 volt je suis capable d’hydroliser de l’eau avec les memes électrodes! la nouveauté c’est la composition des électrodes et leur surface. la pile AAA c’est de la comm, l’info c’est tension faible et métaux pas chers! après prod en volume c’est une autre chose! mais cela sera peut être plus simple à industrialiser grâe à ces travaux.

Sicetaitsimple

“l’H2 c’est le futur car le stockage est bien plus efficace que les batterie” Sans vouloir imiter un intervenant récent sur Enerzine par ma réponse, je voudrais bien savoir comment vous définissez un “stockage efficace”.

Sicetaitsimple

Même si elle vous donne des boutons, relisez l’étude dont le lien est fourni par Luis ( qui n’a rien à voir à priori avec l’Ademe?). Personnellement, j’y retrouve beaucoup d’arguments que j’ai déjà échangés avec vous ( et le terme “passager clandestin” que j’affectionne). Le principal, c’est que l’hydrogène “energie” et encore plus l’hydrogène “véhicule”, ça ne peut pas être un sous-produit d’un marché de l’électricité perturbé qui voit de temps en temps des prix de marché ridicules voire négatifs quand il y a un grand coup de vent sur l’Europe 1000 heures ou un peu plus par an.Il faudra bien avoir une continuité de fourniture quelque soit le prix de l’électricité, et les consommateurs d’électricité ne vont pas subventionner (via CSPE ou quivalent) les consommateurs d’H2, du moins ça aura des limites. Le “sous-produit” , ca peut être le cas d’un concept sur lequel nous avons je pense quelques points d’accord, c’est l’hybridation “low cost” electricité/fossile dans des usages chauffage.

Verdarie

Même si ce que dit Lionel-fr est extrèmement intéressant (j’allais dire comme d’habitude !), il restera à règler le problème de la dangerosité de ce gaz face aux multiples fuites qui se produiront immanquablement avec l’augmentation des utilisateurs et du veillissement des véhicules…Pas question dans ce cas de passer avec une cigarette à côté d’une fuite sans déclancher une catastrophe.

Tech

vous n’êtes pas fatigué de jouer sur de définitions? alllez mettez” efficient” à la place d’efficace, c’est plus le sens que je voulais transmettre. vous raisonnez toujours et encore en production consommation de masse, alors que la tendance croissante est vers la production-consommation répartie et décentralisée! à partir du moment ou pour un territoire donné le vent, le soleil, l’eau la biomasse,.. pouront fournir en instantanné ou en décalé via la transformation de l’énergie récupérée en un produit stockable et mobilisable comme l’H2 . le problème n’est plus alors quand il y a du vent ou quand il y a du soleil , cette fameuse intermittence que les anti-ENR mettent régulièrement en avant alors que des solutions nouvelles et plus performantes fleurissent tous les jours pour pallier l’inconvénient. le problème c’est le stockage individuel et/ou local. là ou lyonel a raison c’est que les solutions employées pour les auto pourront migrer vers les habitations. des réservoirs à 700 bars et piles à combustible prennent beaucoup moins de place et coutent beaucoup déjà moins cher que des batteries à puissance équivalente. là où je vous rejoins, c’est que le coté thermique de la pile à combustible pourrait lui aussi bénéficier au chauffage et améliorer encore l’intérêt de la solutions H2. à verdarie parceque vous fumez-vous dans une station service classique à essence ou GPL? c’est malheureusement un constat que je fais régulièrement et je ne sais par quel miracle je n’ai pas entendu parler d’explosions dans ces lieux pourtant exposés au vapeurs d’hydrocarbures!

Bachoubouzouc

“je ne sais par quel miracle je n’ai pas entendu parler d’explosions dans ces lieux pourtant exposés au vapeurs d’hydrocarbures!” Vous n’en avez pas entendu parler parce que vous ne cherchez pas à en entendre parler. Pourtant ça existe. Quelques exemples : En revanche, quand il s’agit de nucléaire…

Sicetaitsimple

..je vous demanderais bien ce que vous appelez un stockage “efficient”, mais bon… Maintenant quand vous dites ” des réservoirs à 700 bars et piles à combustible prennent beaucoup moins de place et coutent beaucoup déjà moins cher que des batteries à puissance équivalente.”, ce serait sympa de nous donner une source. Et n’oubliez pas d’y ajouter le coût du réseau d’H2 ( sauf si vous produisez chez vous avec vos panneaux PV) et de la production d’H2 par electrolyse (chez vous ou en “centralisé local”).

Sicetaitsimple

Luis nous passe une étude selon laquelle l’H2 c’est de la daube, Tech n’est pas d’accord et trouve que c’est beaucoup mieux qu’une batterie,..Remarquez, Luis c’est un défenseur de la batterie dont on a démontré ici: qu’en prenant toutes les hypothèses les plus favorables, au coût actuel sa référence ( Diamond 5000) restituait un MWh aux alentours de 400€ ( plus le prix de MWh de charge bien sûr). Mais Tech va certainement nous prouver qu’il peut faire mieux avec un système H2. 300?

Luis

¤ Bien qu’il s’agisse d’une étude déjà ancienne, on retiendra d’abord ceci : ” Aux Etats-Unis, le remplacement du carburant des véhicules à moteur par de l’hydrogène demanderait la production annuelle de 136 millions de tonnes d’hydrogène, selon la Nuclear Energy Agency (AEN/NEA), en se basant sur un rendement de 75% des électrolyseurs (sans préciser si les éléments auxiliaires sont pris en compte). Une tonne d’hydrogène nécessiterait 52.000 kWh d’électricité pour sa production. Ainsi, 7.100 TWh d’électricité seraient nécessaires pour produire l’hydrogène utilisé chaque année par les transports des Etats-Unis. Cela correspond à plus de neuf fois la production d’électricité nucléaire de ce pays (787 TWh obtenus avec une puissance nucléaire installée de 99 GW). Neuf cents réacteurs de 1.000 MW devraient être construits pour satisfaire la demande en hydrogène des transports. ” Si on lit le reste du texte, on voit qu’une voiture électrique (batterie) consomme deux fois moins d’énergie électrique (point de départ) qu’une voiture à hydrogène avec pile à combustible. Des calculs avec des informations plus récentes seraient intéressants : expériences, rendement des batteries et des chargeurs, rendement de l’électrolyse et de la pile à combustible …

Herve

@ Luis. Si votre étude est exacte (j’en doute fort), la fillière HH est donc vouée à l’echec. Pour la France, la reconversion du parc automobile en électrique (à batteries) demanderait 80Twh. Soit 1/5 de notre conso électrique. ça corresponds à peu prés à la conso d’un chauffe eau domestique. Du fait que ça rechargera majoritairement la nuit, ça ne necessiterais pas de modifications importantes des infrastructures.

Sicetaitsimple

J’ai bien en tête qu’effectivement l’electrification du parc automobile ne demanderait pas un effort considérable en volume de production electrique supplémentaire, et encore moins en moyens de production car comme vous le signalez une grosse partie des recharges se feraient la nuit. Par ailleurs, ça ne se ferait pas en un jour, on aurait le temps de réagir. Et enfin, ce serait une composante de régulation du caractère intermittent de certains renouvelables ( dans certaines limites bien évidemment, quand la batterie est pleine elle est pleine). Pour autant, je ne trouve pas d’étude qui me paraisse sérieuse et à jour sur ce type de scénario. Vous auriez (ou quelqu’un d’autre) un lien? (par exemple, j’imagine que vos 80TWh correspondent au parc des véhicules légers, mais je n’en suis pas sûr). Merci d’avance.

Dan1

Effectivement 80 TWh (à la production) pour électrifier tout le parc automobile français, c’est très nettement insuffisant. Si on prend la totalité du parc automobile (VL, VUL et PL), soit environ 38 millions de véhicules parcourant environ 520 milliards de km par an (source CCFA 2008), il faudrait plutôt de l’ordre de 180 TWh à la source (production nette en sortie de centrale). Dans cette estimation, il faut tenir compte d’un rendement global de la centrale à la roue d’environ 61% (6% de pertes réseau, 10% de pertes chargeur, 15% de pertes batterie, 15% de perte moteur électrique). Il est probablement possible de faire mieux. Il faudrait que j’actualise les chiffres, mais les ordres de grandeur ne varieront pas beaucoup. Il faudra donc aux alentours de 100 TWh (sans doute un peu moins) pour électrifier la totalité des voitures particulières.

Samzine

@Hervé et Sicetaitsimple Je cherche moi aussi une étude sérieuse sur le sujet. Cependant, en attendant mieux, une estimation rapide est cohérente avec les 80TWh de Luis. Si on part de 725 milliards de km en voiture par an () et de la consommation d’une voiture de type Zoe 10,14 kWh/100 km () Alors on obtient bien environ 80TWh (73.5).

Sicetaitimple

Ceci dit pour Samzine, je n’ai pas compris le chiffre de 725Mdkm pour 2013 qui semble incohérent avec les 565Md de 2011 dans le tableau du lien “planetoscope”, qui eux paraissent plus cohérents avec la valeur de Dan1 pour 2008. Vous prenez les kWh consommés par la voiture , Dan1 parle des kWh à produire sortie “centrale”, ça doit pouvoir être réconcilié. PS: les 80TWh, ce sont ceux d’Hervé, pas de Luis.

Samzine

@Sicetaitsimple Ok avec vous. C’est bien pour cela que je cherche moi aussi une étude sérieuse sur le sujet.

Lionel-fr

Intéressantes estimations. Je retiendrai qu’on oscille entre 100TWh pour le lithium et 200TWh pour l’hydrogène en France. Pour les états unis, j’ai l’habitude d’appliquer un facteur 10 , en général ça tombe à peu près juste. Anyway, les deux filières ont clairement vocation à se concurrencer et les supercapas vont venir les soutenir : je peux parier que la majorité des véhicules à traction électrique embarqueront 2 ou 3 de ces technologies dés la 5eme génération. Un facteur 2 en énergie primaire n’a rien de dramatique sur un marché à 50 mds par an en France. En même temps , je pense dangereux de présumer que les chargements auront lieu la nuit, les véhicules passent l’écrasante majorité de leur vie en stationnement. On peut disserter sur les “rush hours” autour de 8 heures le matin et 18 heures le soir mais ce me semble prématuré. Par contre , je pense que les autos type Zoé sont mortes-nées hors autopartage, le modèle est incompatible avec le mythe automobile qui s’appuie sur une notion souvent négligée ici : la liberté ! Clairement, BMW et son moteur d’autonomie ont mieux calculé leur coup mais le prix reste élitiste quoique… Quant à l’hydrogène, le facteur déformant est que la France n’est tout simplement pas concernée .. les stats françaises sont donc hors-champ actuellement, il faudra convertir les pourcentages. Ah : et l’hydrogène n’est pas encore officiellement sur le marché ce qui est embétant. qui vivra verra

Dan1

Je suis en train d’actualiser mes chiffres de 2008. De toute façon, en France, l’ordre de grandeur des km parcourus par les véhicules routiers (VL + VUL + PL) est de 500 milliards/an. le CCFA donne 564 milliards de km en 2012 pour 38,14 milllions de véhicules : Je ne vois pas comment on peut obtenir 725 milliards de km/an, d’autant que corrélé à la consomation de carburant (qui est particulièrement bien connue), cela ferait drastiquement chuter la consommation unitaire des véhicules. Pour les statistiques, il faut s’en tenir à des sources fiables et documentées.

Samzine

725 milliard c’est tous les moyens de transport confondus d’après (intéressant mais on s’en fiche). Les véhicules légers seuls : 532 milliards (en 2011) & les véhicules lourds 32.7 milliards (en 2011) On tourne bien autour de 560 milliards de km et c’est une estimation bien suffisante (de mon point de vue) pour nos discussions sur enerzine. En tout cas Elon Musk (la nouvelle icône planétaire) ne crois pas trop au potentiel de l’HH pour la mobilité (il ne va pas se concurrencer quand même !) “They’re mind-bogglingly stupid. You can’t even have a sensible debate. Consider the whole fuel cell system against a Model S. It’s far worse in volume and mass terms, and far, far, worse in cost. And I haven’t even talked about hydrogen being so hard to handle. Success is simply not possible.” ou encore “Manufacturers do it because they’re under pressure to show they’re doing something ‘constructive’ about sustainability. They feel it’s better to be working on a solution a generation away rather than something just around the corner. Hydrogen is always labeled the fuel of the future – and always will be.”

Sicetaitsimple

tout en essayant de garder un minimum les pieds sur terre… Nous parlons du parc automobile légers plus utilitaires, et mettons que 100TWh ( à la production) permettraient de les convertir quasi totalement ( 90%) à l’électrique sur batteries. On fait ça linéarement sur 50 ans, soit un taux de conversion annuel du parc de 2% en moyenne. C’est totalement irréaliste sur le court terme, mais ça peut se rattraper ultérieurement en fonction des progrès techniques, de coût des batteries, de coût du pétrole, etc… +100TWh linéairement toutes chose égales par ailleurs sur 50 ans, c’est un EPR de plus tous les 6 à 7 ans, mais vous pouvez remplacer par un mix équivalent qui produit sans importation de fossiles ( sinon ça perd tout son intéret) qui produit environ 2TWh de plus par an pendant 50 ans (les 2TWh devant être fournis de façon relativement régulière toute l’année, la bagnole doit être chargée chaque fois que son utilisateur en a besoin). Je ne sais pas combien ça couterait, par contre ça me parait une trajectoire techniquement raisonnable pour, en 2065 (vous me raconterez!) ne plus avoir que quelques (grosses) gouttes de pétrole utilisées dans le secteur du transport en France. Pour Lionel, je crois avoir déjà écrit qu’à mon avis (je peux me tromper) l’hydrogène sera plutôt utilisé dans le domaine des poids lourds ou des transports collectifs, y compris en hybridation. Des stations régulièrement réparties sur les grands axes ça me parait imaginable, de l’hydrogène “réparti” beaucoup moins.

Sicetaitsimple

avec Elon Musk. Pour une raison assez simple, c’est que “système H2” se nourrit du système electrique on ne va pas dire comme un parasite car ce serait désobligeant, mais bien comme un “passager clandestin” pour reprendre un terme qui m’est cher. En tous les cas, il en est fortement dépendant. Parier sur des dysfonctionnements de marché ( par exemple les fameux prix négatifs) pour bâtir son futur me parait être un pari très dangereux.

Tech

vous faites toujours la même erreur vous essayez de remplacer toute la production actuelle par une autre, pour finalement dire que l’autre n’est pas compétitive! c’est évident, pas besoin de démonstration! l’essai de 6CT pour une évolution sur 50 ans est un progrès ! il est bien évident que toutes les énergies vont encore cohabiter et c’est par % que la situation évolue. et ce n’est pas parceque j’ai dit que les solutions H2 sont efficace, qu’il faut oublier les batteries, elles ont aussi leur place 6CT privilégie encore le gros réparti plutôt que le petit individuel, mais c’est normal, ce sont les schémas de pensée des derniers 70 ans! et le smart grid reste à construire. je comprend aussi que les énergéticiens et les pétroliers, ne souhaitent pas que les individuels reprennent les rennes de leur autonomie énergétique, parceque c’est le fond de commerce qui les fait vivre! entendu ce jour: tous les nouveaux batiments publics devornt être à énergie positive! et pour l’habitat individuel , le bilan énergétique s’améliore régulièrement cela va bien changer un peu les données du problème, non? mais oui cela ne se fera pas du jour au lendemain!

Sicetaitsimple

car peut-être mon message ci-dessus n’était pas clair. Le VE batterie est un “client” normal du système electrique, car au moins aujourd’hui il n’y a pas photo sur le prix de l’équivalent essence ou gazole, un VE (voire le lien fourni par Samzine) ça fonctionne en coût de combustible avec l’équivalent de moins de 1,5l d’essence ou de gazole au 100km. Les progrès sont donc à attendre non pas sur ce poste mais sur le prix de la voiture, son autonomie,….bref sur l’objet, pas vraiment sur ce qui l’alimente (même si il faudra bien s’équiper en bornes de recharge, mai ça ne me parait pas hors de portée financièrement) Par contre, l’H2 pour être compétitif avec les carburants liquides doit non seulement réduire les coûts de sa chaine de production, le coût du véhicule, mais surtout ne peut exister qu’avec des prix de l’électricité quasi nuls s’il veut avoir la moindre chance d’être compétitif avec ses concurrents que sont essence, gazole, voire gaz naturel.Et bien entendu coté distribution, tout est à construire à partir de zéro. Maintenant, si certains croient à un prix de l’electricité nul ou presque dans la durée…..il suffit qu’ils trouvent qui paye?

Sicetaitsimple

“6CT privilégie encore le gros réparti plutôt que le petit individuel, mais c’est normal, ce sont les schémas de pensée des derniers 70 ans! et le smart grid reste à construire. ” Yes Sir, mais quand le “local” sera réellement devenu “local” et devra supporter ses coûts plutôt que de les répercuter au “national” via des systèmes type CSPE, on en reparlera peut-être…..

Nicias

J’ai un peu de mal a suivre comment on passe de 550 milliards de km (vL + PL) à des Wh. Un km en poids lourd, c’est pas la même chose qu’un km en Twingo au niveau des Wh. Hervé avait parlé de “reconversion du parc automobile en électrique”, j’avais donc compris conversion à usage identique. Mais plus loin on parle de Zoé. Le service rendu par le parc électrique de voiture ne serait donc pas du tout le même ! Peu probable qu’on fasse toujours autant de km avec une voiture électrique, qui rend un service moins bon. D’un autre coté, il me semble que le cout marginal du km est moins cher en électrique, ce qui pousse à faire plus de km. Je suis pas contre les calculs de coin de table, mais à mon avis ici on peut obtenir le résultat qu’on veut suivant les hypothèses retenues. Reste que oui, on peut passer à l’électrique pour le transport, l’ordre de grandeur de la production nécessaire n’est pas hors de portée.

Katkat

Faudrait comparer la consommation en utilisation réelle été hiver de voitures particulières ou d’utilitaires semblables en électrique et en diésel. La consommation à la prise électrique avec un compteur spécial pour le véhicule. Est ce que des entreprises ont fait ce calcul, la poste ou autres. Avec l’autolib on consomme sans rouler. La batterie est à plat en 2 jours et demi à l’arrêt sans prise électrique.

Sicetaitsimple

Si vous avez autre chose à proposer qu’un calcul de coin de table ( avec toutes ses approximations et ses hypothèses), vous êtes le bienvenu! C’est justement ce qu’un certain nombre d’entre nous cherchent, et visiblement ça semble converger sur les ordres de grandeur, ce qui est bien suffisant à un horizon de quelques decennies.

Dan1

A Nicias “J’ai un peu de mal a suivre comment on passe de 550 milliards de km (vL + PL) à des Wh. Un km en poids lourd, c’est pas la même chose qu’un km en Twingo au niveau des Wh.” Ce n’est pas si difficile que cela quand on prend le détail du CCFA dont j’ai donné le lien. Evidemment, on traite indépendamment les consommations des VL (essence et diésel), des VUL et des PL. J’ai fait la mise à jour de mes données avec les chiffres 2012. Au bilan, cela donne un besoin de production électrique nette de 147 TWh (en sortie de centrale électrique) pour électrifier la totalité des 38 millions de véhicules à usage identique. Comment j’ai fait ? Exemple avec les voitures particulières diésel : Le CCFA nous dit qu’il y a 19,121 millions de voitures de ce type qui parcourent en moyenne 15 600 km/an et consomme 6,36 l/100. On va d’abord convertir les l/100 en kWh via la densité énergétique du gazole (PCI de 42,6 MJ/kg et masse volumique de 0,845). On a donc une consommation de 63,6 kWh/100. Ensuite, on applique un coefficient de rendement du réservoir à la roue de 22% pour le diésel (18% pour l’essence). On a donc une énergie utile de 14 kWh/100 appliquée en moyenne à la roue des voitures diésel. Pour convertir, en électricité nécessaire en sortie de centrale électrique pour un véhicule électrique équivalent, on prend alors pour référence ce besoin de 14 kWh/100 à la roue et on le divise successivement par les rendements de la chaîne d’approvisionnement en électricité (moteur électrique, batterie, chargeur, réseau) qui est d’environ 61 % dans mon hypothèse (ce qui semble faible) et ne tient pas compte de la récupération d’énergie à la décélération. Dans le cas du parc de VP diésel on obtient un besoin de 189,7 TWh avec du carburant classique (dont 41,7 réellement utile à la roue). Si on électrifie ces véhicules, on n’aura plus besoin que de 68,3 TWh en sortie de centrale électrique pour parcourir autant de km (298 milliards en 2012). En raisonnant à l’identique pour les autres catégories, on obtient les résultats suivants : VP essence : 12,45 millions véhicules ; 102 milliards de km ; 72 TWh essence (13 TWh utiles) Besoin 21,2 TWh sortie centrale électrique VP diésel (l’exemple) : 19,12 millions véhicules ; 298 milliards de km ; 189,7 TWh gazole (41,7 TWh utiles) Besoin = 68,3 TWh sortie centrale électrique Total VP (essence + diésel) : 31,57 millions véhicules ; 400 milliards de km ; 261,7 TWh gazole (54,7 TWh utiles) Besoin = 89,5 TWh sortie centrale électrique VUL (Véhicule Utilitaire Léger) essence : 0,45 millions véhicules ; 3,3 milliards de km ; 2,54 TWh essence (0,5 TWh utiles) Besoin 0,7 TWh sortie centrale électrique VUL diésel : 5,45 millions véhicules ; 89,5 milliards de km ; 82,3 TWh gazole (18,1 TWh utiles) Besoin = 29,6 TWh sortie centrale électrique Total VUL (essence + diésel) : 5,91 millions véhicules ; 92,8 milliards de km ; 84,8 TWh gazole (18,6 TWh utiles) Besoin = 30,4 TWh sortie centrale électrique PL (Poids lourds + bus) diésel : 0,65 millions véhicules ; 21,8 milliards de km ; 75,6 TWh essence (16,6 TWh utiles) Besoin = 27,2 TWh sortie centrale électrique Total général : 38,14 millions véhicules ; 515 milliards de km ; 422 TWh carburant (90 TWh utiles) Besoin = 147 TWh sortie centrale électrique Bien évidemment un parc qui serait intégralement électrique n’aurait pas exactement les mêmes caractéristiques et ne fonctionnerait pas exactement de la même manière. Ce calcul “coin de table” est juste là pour cerner les ordres de grandeur.

Dan1

Selon le calcul que j’ai mis à jour, un VP citadin consommerait moins de 13 kWh/100 à la roue et donc moins de 21 kWh/100 en sortie de centrale électrique. En admettant une moyenne de 10 000 km/an, ce type de véhicule consommerait moins de 2,1 MWh/an. La centrale de Fessenheim produisant 12,6 TWh/an, pourrait donc alimenter 6 millions de voitures citadines. Commençons donc tranquillement à remplacer les citadines… c’est pas l’électricité qui manquera. On a un problème d’approvisionnement en énergie en France ? Le seul problème, déjà séculaire, de la voiture électrique est son réservoir. Actuellement, 10 kWh de gazole, c’est 1 litre et 850 grammes, 10 kWh d’électricité, c’est 100 kg minimum. Rappelons que la Tesla embarque plus de 800 kg de batteries pour faire 400 km.

Sicetaitsimple

Bien evidemment mon post daté de 18:25 est apparu avant que le votre daté de 17:45 n’apparaisse, c’est un des petits défauts d’Enerzine qui parfois fait qu’on a du mal à s’y retrouver…. Je retiens une centaine de TWh sortie centrale (ordre de grandeur, c’est ce qui compte)en prenant en compte: – que les PL ne sont pas forcément la meilleure cible ( plutôt l’hydrogène, personnellement je pense que ça pourrait le faire, du moins ça se regarde) – que le 61% est certainement pessimiste – que le 100% electrique est , comme toujours quand on dit 100%, désoptimisé. Les derniers % coûtent toujours horriblement cher. 80 à 90% serait peut-être plus “réaliste”, avec une dose d’hybridation.

Lionel-fr

Vous oubliez un critère hautement déterminant qui change complètement le calcul : la facture pétrolière française , c’est 45 milliards par an Si vous transférez ne serait-ce qu’un petit quart de cette conso vers l’electricité produite dans l’espace de droit français : 10 miliards payés à une chaine de distribution electricité ou hydrogène , c’est minimum 2 milliards de TVA, puis la part de l’investissement en machines (je crois qu’Air Liquide est no 1 mondial non ?) qui va payer l’impôt sur les bénéfices, 50% de charges sociales pour ses salariés qui vont eux-mêmes payer 15% d’IR et sur la part restante environ 20% de TVA… Assez rapidement , la totalité de cet argent va se retrouver dans les caisses de l’état alors que pour le pétrole , c’est peanuts : à peine l’impot sur les bénéfices de Total mais vous savez très bien qu’il optimise à mort.. en gros l’état sera content s’il récupère 10% de la facture Y a quelque chose qui cloche dans votre raisonnement : moi le technicien , je suis obligé de vous rappeler à vous , hommes d’argent, que vous faites une fixette sur le rendement technique (physique) alors qu’on s’en fiche complètement.. C’est l’aspect macro éco qui importe . Les USA l’ont parfaitement compris : en maitrisant leur facture énergétique , il sont devenus presque aussi compétitifs que la Chine…. Résultat, une ère de prospérité s’ouvre chez eux, baisse du chomage, hausse des rentrées fiscales, investissement, commerce extérieur. Alors que les européens s’emmèlent les pieds dans une énergie ultra chère, qui leur fait des coûts stratosphériques ! 6ct , votre calcul n’a pas de sens : une fois admis que l’énergie pétrole est plus couteuse que l’electricité en valeur absolue et que les marges y sont bien plus conséquentes (taxe surtout), vous payez largement un parc électrique , réseau compris. Or, un parc électrique , c’est du boulot pour des français donc des charges , de l’IR et de la TVA.. Bref , on peut largement doubler le parc actuel puisque c’est financé Et le cout électrique de la conversion hydrogène , on s’en fiche puisque c’est financé !!!!! Par contre , il faut respecter le maketing d’un secteur marchand pas du tout soviétique , donc il faut impérativement séduire le client , et le client de grosses bagnoles , il veut de l’autonomie et de la liberté Ramenez ça dans le giron des transports en commun pour soviétiser autant que possible, mais sachez quand même que les puissances requises ne sont pas les même et que les grandes innovations dans le transport électrique proviennent de pays moins soviétiques que vous (usa, japon..) Est-ce un hasard ?

Sicetaitsimple

Ces calculs et scénarios n’ont de sens que dans un mix nucléaire+renouvelables! Si conformément à la volonté présidentielle (enfin, celle d’avant les elections) il faut limiter la production nucléaire à 50% d’on ne sait quoi, vos calculs sont toujours justes mais n’ont absolument plus de sens car il faudra d’abord faire plus de fossile pour couvrir les usages actuels de l’electricité. Est-ce que ça dérange nos écolos, je n’en suis même pas sûr…..

Sicetaitsimple

Je n’ai strictement rien compris. Vous voulez dire quoi? Que substituer de l’electricité non fossile à des carburants fossiles dans le transport est certainement une bonne idée? Ca tombe bien, je dis la même chose.

Nicias

Meri Dan pour les détails qui me permettent de savoir comment faire varier le chiffre final. Je pensais que l’on arriverait à un chiffre plus petit avec des VE plus légers mais la Zoé fait 1400kg. On ne va pas gagner des masses en kwh sur le poids.

Dan1

A Nicias “Je pensais que l’on arriverait à un chiffre plus petit avec des VE plus légers mais la Zoé fait 1400kg. On ne va pas gagner des masses en kwh sur le poids.” Attention, mon estimation est globale, elle prend donc en compte toutes les catégories de voitures particulières (citadines et routières). Il n’y a donc pas que des équivalents de Renault Zoé. Si j’avais pris uniquement la sous-catégorie citadine (non présentée par le CCFA mais qui existe ailleurs) avec les consommations associées, j’aurais trouvé un besoin à la roue moins important. D’autre part, la méthode que j’ai employée pour estimer la consommation d’un véhicule électrique puis de l’ensemble du parc est très dépendante d’un paramètre d’entrée qui est mal connu : le rendement global du parc de véhicule. Dans mon estimation, j’ai fait l’hypothèse (courante) que les voitures essence avait un rendement global (Tank to Wheel) de 18 % et les voitures diésel 22%. C’est à partir de ce rendement global moyen que je calcule le besoin d’énergie à la roue. Il est bien évident que si on fait varier ce paramètre mal connu, on obtiendra une donnée d’entrée différente pour les véhicules électriques. Par exemple, si le rendement global moyen des voitures diésel n’était que de 19% au lieu de 22%, on obtiendrait un besoin à la roue de seulement 12,1 kWh/100. De même, si pour les voitures essence le rendement n’était en réalité que de 15%, on obtiendrait un besoin à la roue de seulement 10,6 kWh/km. Il est possible d’estimer ce rendement pour une voiture donnée, mais c’est compliqué et lié au profil d’utilisation : En résumé, la méthode que j’ai employée n’est pas exempte d’incertitudes, mais présente l’avantage de procéder directement du parc existant très diversifié, elle permet de confronter ces résultats à dautres méthodes qui partent directement des caractéristiques des véhicules électriques et construisent des parcs types. Enfin pour conclure, je pense que les 147 TWh annoncés sont une estimation haute du besoin global. En effet, rien qu’en augmentant légèrement les rendements de la chaîne d’approvisionnement en électricité (90% pour le moteur et la batterie, 95% pour le chargeur, 5% pour les pertes réseau), on obtient un rendement global de 73% au lieu de 61% et il n’y a plus besoin de produire que 122 TWh. Si on ajoute à cela la récupération d’énergie et un meilleur design qui réduirait le besoin à la roue, on peut estimer que la vérité doit se situer entre 110 et 150 TWh.

Sicetaitsimple

Merci encore pour ce calcul aux limites qui démontre que globalement le système electrique existant serait à même de fournir un parc automobile quasi 100% “electrique” moyennant de faibles adaptations (environ + 20% de production par rapport aux valeurs actuelles plus bien entendu la mise en place des bornes de recharge, sachant que le système actuel est exportateur net de la moitié environ des +20% nécessaires). Bon, ben yapluka travailler sur les performances et les coûts des batteries…..ce qui est le cas je n’en doute pas.