par Pierre Cossard | Oct 8, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Equipement, Les dossiers
En marge du Forum Hydrogen Business for Climate, qui s’est déroulé à Belfort les 3 et 4 octobre derniers, était organisée une visite d’un lieu unique en Europe : la Plateforme Hydrogène Energie de l’université de Belfort Montbéliard.
Née de l’investissement de la région Bourgogne Franche-Comté dans l’écosystème hydrogène en 2017 à hauteur de 100 M€, cette institution publique est composée du FEMTO- ST dédié à la recherche, et du FCLAB, qui se consacre à des tests destinés à l’industrialisation.
David Bouguain, vice président de l’université de Belfort Montbéliard.
Concrètement, comme l’explique David Bouguain, vice-président de l’université, le site dispose de &6 bancs d’essai qui ont la capacité de tester aussi les piles à combustible, les électrolyseurs et l’ensemble des systèmes de stockage.
« Notre raison d’être est en fait d’accompagner les entreprises dans le transfert du fruit de leur recherche & développement vers l’industrialisation, explique-t-il, nous les accompagnons à travers des tests spécifiques et de longue durée… ».
C’est donc ici que de nombreux composants retrouvés ultérieurement sur les bus à hydrogène qui foisonnent aujourd’hui dans les catalogues des constructeurs sont testés sur banc. Il s’agit par exemple de vérifier leur durée de vie, en les soumettant à des vibrations, des changements de température, etc.
Le banc de vibration.
Le point de vue d’un expert
Au cœur de toutes les avancées du moment concernant l’hydrogène énergie, les chercheurs et experts de l’université de Belfort Montbéliard.
Interrogé par exemple sur la validité d’utiliser l’hydrogène dans des moteurs thermiques, David Bouguain développe un raisonnement non dénué d’intérêt. Il ne se montre guère convaincu par un procédé « qui ne produit un rendement que de 20 à 25% alors qu’une pile à combustible atteint 55%… ».
Il reconnait toutefois que si cette technologie manque de cohérence d’un point de vue purement scientifique, son développement pourrait s’avérer économiquement intelligent en terme de transition écologique, notamment à travers un grand plan de retrofit.
« Cette solution technologique permettrait aux industriels et aux entreprises de s’adapter progressivement aux nouvelles contraintes de l’hydrogène, qui est pour nous une solution d’avenir incontournable… », analyse-t-il.
Enfin, concernant le développement des e-fuel, sur lesquels il avoue ne pas avoir encore travaillé, il met avant tout en garde sur les ressources en eau, dont les besoins pourraient s’avérer colossaux…
Un groupe électrogène H2 en cours de test.
par Jean-Philippe Pastre | Sep 28, 2023 | Autobus, Entreprise, Equipement, Les dossiers
David Castel, Vice-président de la Divison Blue en charge de la gamme BlueBus fait le point sur les versions « autonomes » du Bluebus 6m. Il rappelle en préambule que ce modèle a été pensé comme une plate-forme compatible avec la mise en autonomie.
« C’est le format idéal pour la mobilité en mode autonome. On souhaite concevoir et produire un véhicule Bus électrique, vendu en version manuelle et capable d’être upgradé en version autonome », résume-t-il.
A ce jour les coopérations avec le franco-japonais GAMA (nouveau nom de Gaussin-Macnica Mobility, repreneur de Navya) et le partenariat dans le programme EFIBA (impliquant également Actia, Keolis, GAMA et Plastic Omnium) sont toujours en cours. Selon son constructeur, le BlueBus 6m peut être « manuel », « autonome » ou prédisposé à devenir autonome.
« Faciliter la maintenance et en faire une plateforme d’autonomisation ont été les deux pilotes de développement du nouveau Bluebus 6m », rappelle David Castel.
Comment se gèrera la cohabitation avec Navya reprise récemment par GAMA ? Mystère, mais les capacités de passagers du BlueBus 6 m pourraient limiter les risques de cannibalisation commerciale.
par Jean-Philippe Pastre | Sep 26, 2023 | Autobus, Entreprise, Equipement, Les dossiers
Il peut paraître surprenant de voir Bluebus annoncer un partenariat commercial avec Forsee Power tant on pourrait croire les deux groupes rivaux, et pourtant…
Richard Bouveret, Président-Directeur Général & Chairman de la Division Blue (groupe Bolloré) décrit son choix : « Pour l’accord avec Forsee Power révélé en mars 2023, la technologie retenue est la Lithium-Ion NMC (nickel manganèse cobalt) ». Les modèles retenus ici sont les Forsee Power Zen Slim pour le Bluebus 6m et Forsee Power Zen Plus pour le Bluebus 12 m.
Cela permettra à Bluebus de répondre sans attendre la LMP Gen4 aux appels d’offres impliquant de la charge rapide à haute intensité (charge 3C et supérieure). L’importance de ce dernier point est relativisée par David Castel, Vice-président de la Division Blue en charge la gamme Bluebus : « Le biberonnage n’est plus une priorité selon les avis que nous avons recueillis auprès de nos clients. Il vaut mieux gérer tous les aspects d’énergie au dépôt ».
Cette option NMC est également plus adaptée aux régions comme l’Europe du Nord. Ultime avantage : les batteries Forsee Power seraient moins coûteuses que les LMP Blue Solutions, bien que 50% de la valeur des batteries lithium-ion NMC soit lié justement aux métaux exigés par la cathode.
Cela implique de reprendre le développement et l’homologation des autobus Bluebus 6m et 12 m afin d’y intégrer les échangeurs et radiateurs requis par les batteries Lithium-ion NMC à électrolyte liquide.
Ces équipements seraient situés en toiture. Cette gamme Bluebus NMC devrait terminer ses cycles d’homologation au cours de l’année 2024.
Pour Forsee Power, c’est un client bienvenu car l’équipementier a été écarté lors du dernier appel d’offres du groupe Iveco Bus. Ce dernier a privilégié les cellules NMC d’origine Microvast assemblées par sa filiale FPT Industrial à Turin (Piémont, Italie).
En 2023, les batteries Forsee Power ne sont plus montées que sur les Heuliez Bus GX137 Elec et sont en fin de production sur les autres modèles de la gamme Heuliez Bus.
par Pierre Cossard | Sep 23, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Equipement, Les dossiers
Iveco Bus a officiellement inauguré le 22 septembre dernier une nouvelle structure de recherche et développement baptisée E-Bench à Vénissieux.
Si cette infrastructure unique en Europe est en réalité fonctionnelle depuis juillet, l’industriel a profité de la présence d’élus locaux, de représentants de la profession, de la presse locale et de la presse spécialisée pour en expliquer le fonctionnement dans le détail.
Les 6,2 M€ investis, cofinancés par l’Etat dans le cadre du programme France 2030 opéré par l’Ademe, permettent désormais à l’industriel de disposer, entre autres, d’un outil susceptible de tester des composants, voire des ensembles complets de composants, sans être pour autant obligé de construire un véhicule prototype.
A côté d’un atelier assez classique de tests de solutions technologique, la cellule principale est capable de simuler la dynamique d’un véhicule via deux machines, tout en reproduisant des conditions climatiques extrêmes (entre -15°C et +55°C en toutes saisons). Au fond du banc climatique (à droite), se trouve d’ailleurs un ensemble climatisation/chauffage correspondant à un bus de 18m électrique.
Pour les néophytes, disons que des maquettes fonctionnelles, baptisées Skate, permettent de mettre en situation tous les éléments constitutifs d’un véhicule (comme par exemple la chaîne de traction ou les systèmes de chauffage/climatisation) sans avoir à les relier les uns aux autres en construisant un prototype.
Toutes les cellules étant interconnectées informatiquement, il est possible aux équipes d’analyser leurs réactions face aux diverses contraintes que E-Bench peut reproduire : banc climatique, banc pour composants individuels, banc de tests en boucle en fermée…
Selon les équipes d’Iveco Bus, la mise en regard des diverses analyses obtenue, compatibles d’ailleurs avec toutes les énergies actuellement disponibles dans la gamme du constructeur (dont l’hydrogène, NDLR), permettrait de réduire d’environ 12 mois la conception d’un véhicule, son double virtuel ayant subi tous les tests nécessaires à Vénissieux.
Ceci n’est pas un bus, et pourtant… Tous les composants d’un bus électrique sont ici présents et peuvent être testés de façon interconnectée, recréant de fait un véhicule virtuel.
Pour autant, E-Bench dispose aussi d’un banc à rouleau, intégré au sein de la cellule de test climatique, qui permettra de valider en final, et cette fois sur un véhicule complet, les choix techniques effectués au long du processus.
Autre point fort de ce concept E-Bench, la possibilité de modéliser les structures d’usage de chaque client, et ce, ligne par ligne. Iveco Bus serait donc logiquement susceptible de voir comment réagissent aux contraintes tous les système et équipements de ses véhicules, avant même de répondre aux appels d’offres.
Toutes les données collectées à travers les différents skates permettent d’analyser les réactions d’un véhicule virtuel dans de multiples conditions, notamment celles qui correspondront aux contraintes rencontrées sur les lignes des futurs clients d’Iveco France.
Un avantage qui devrait par exemple donner quelques longueurs d’avance à l’industriel dans le cadre de son programme Energy Mobility Solutions, qui se propose de fournir aux réseaux de transport public un ensemble de solutions électriques clefs en mains, et de fait, théoriquement adapté à leurs besoins propres…
En préambule de la visite organisée, Stéphane Espinasse, président d’Iveco France, a toutefois tenu à rappeler que la marque misait plus que jamais sur un mix-énergétique le plus complet possible.
Il a rappelé, comme le fit aussi Solène Grange, directrice générale d’Iveco France, que ce « mix » était encore plus que pertinent dans l’Hexagone. Elle a d’ailleurs tenu à mettre l’accent sur la baisse du marché des autobus électriques à la mi année 2023, notamment du fait de la disparition des aides.
Solène Grange a enfin rappelé que dans le secteur de l’interurbain, sur lequel Iveco détient 58,2% de part de marché, les trois quarts des livraisons concernaient aujourd’hui des autocars roulant au gaz ou au bio-gaz.
« Si, dans le domaine des autobus urbain, le 100% électrique est peut-être atteignable en 2030, a conclu Stéphane Espinasse, il ne faut pas sous-estimer la vulnérabilité économique actuelle du transport public et ne pas négliger certaines des contraintes qui pèsent sur d’autres acteurs du transport collectif. Il serait donc souhaitable, tout en maintenant des objectifs ambitieux, qu’ils soient plus réalistes… ».
par Pierre-Emmanuel Guilhemsans-Vendé, Consultant R&D D&S chez TNP Consultants | Sep 14, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Equipement, Les dossiers
Avec 31% des émissions de GES et en constante augmentation depuis 30 ans, le transport est l’activité la plus polluante en France, en plus d’être très énergivore. Le décarboner est une nécessité pressante. Si l’électrification et l’hydrogène sont mis en avant, l’importance du biométhane est à considérer sérieusement.
S’il tient ses promesses, 10% de la demande du secteur du transport en 2030 et 25% en 2050 pourraient être couverts par le biométhane ! Économiquement attractif et réduisant de 50% à 70% les GES par rapport à un carburant fossile, ce biocarburant apporterait d’autres bénéfices collatéraux. Mais est-ce vraiment la solution providentielle ? Décryptage.
Le transport, un secteur très gourmand en énergie
Depuis 1965, la consommation finale d’énergie dans le secteur du transport en France a été multiplié par 3, passant de 174 TWh à 525 TWh [1]. En 2019, près de 85% de cette consommation énergétique est attribuable aux énergies fossiles dans le transport routier, responsable de 29 % des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) en France.
Depuis le Protocole de Kyoto, qui visait à réduire les émissions de GES de 5,2% d’ici 2020 par rapport à 1990, seule la Covid a permis d’atteindre l’objectif uniquement par la diminution significative des déplacements !
Car les émissions du transport stagnent à 10% au-dessus du niveau depuis 1990, en contradiction totale avec ce Protocole et désormais avec Fit for 55. En effet, l’objectif de Fit for 55 est de baisser les émissions de GES de l’Union Européenne de 55% d’ici 2030 par rapport à 2005.
La nécessité de décarbonation du secteur est donc pressante et quatre alternatives aux énergies fossiles existent à ce jour : l’électrification, les batteries, l’hydrogène et les biocarburants.
Les biocarburants, solution majeure de décarbonation ?
Cette dernière alternative, bien que peu médiatisée, offre un fort potentiel facilement déployable : du biogazole produit par exemple avec des huiles de cuisson usagées émet 84% d’émissions de GES en moins par rapport à l’essence [3].
Les biocarburants ont cependant mauvaise presse. Ils sont en effet associés à une accaparation de terres cultivables au détriment de l’alimentation.
Cette affirmation est en partie vraie pour les biocarburants de 1ère génération avec notamment le bioéthanol nécessitant 3% des surfaces agricoles françaises [4]. Il existe pourtant un contre-exemple, le biodiesel B100 d’Oleo100, produit à partir de graines de colza françaises, n’entrant pas en compétition avec l’alimentation vu que seul un tiers de la production nationale suffit à saturer le marché français.
L’autre point noir des biocarburants de 1ère génération réside dans leur retour sur investissement énergétique, l’EROI, ratio de l’énergie produite sur l’énergie dépensée sur l’ensemble du cycle de vie. Pour que l’exploitation d’un gisement d’énergie ne soit pas une aberration, l’EROI doit être supérieur à 3 [5]. Or, les biocarburants de 1ère génération ont souvent des EROI compris entre 0,7 et 1,3 : autrement dit, ils consomment souvent plus qu’ils ne produisent !
Les biocarburants de 2e génération, constitués à partir de déchets, permettent de résoudre plusieurs problèmes posés par la 1ère génération. N’entrant pas en concurrence avec l’alimentation, ils valorisent des déchets non-exploités jusque-là et ont des EROI plus élevés allant de 2 à 11.
A l’heure actuelle, seul le biométhane, biocarburant de 2e génération, est commercialisé.
Potentiels de production de biométhane en France
En combinant l’ensemble des potentiels de production de biométhane et en prenant en compte les rendements de conversion selon le type de production, le potentiel de gaz injectable en France serait de 460 TWh PCS. Mais ce potentiel de production n’est pas réparti de manière homogène.
Ainsi, les départements bretons concentrent les plus forts potentiels (~10 TWh chacun). Mais, à l’échelle régionale, la Nouvelle Aquitaine et l’Auvergne Rhône Alpes ont les gisements les plus importants. Dans le cadre d’Appels à Projets, l’échelle administrative va donc avoir un poids important pour un projet de production de méthane.
De plus, d’après Emmanuel Uwandu, fondateur de Gas360, le développement du biométhane par les régions ou municipalités apporteront de nombreux bénéfices collatéraux : source de revenus pour les collectivités (ventes des déchets municipaux aux producteurs de biométhane, taxes), création d’emplois locaux, aide à l’atteinte des objectifs de réduction des GES, promotion d’une économie circulaire et dans certains cas, indépendance énergétique.
Néanmoins, GRDF, GRTgaz et Teréga s’accordent à dire qu’une production réaliste de biométhane en 2050 serait plutôt de 320 TWh [6]. D’après Teréga, le gaz fournirait 10% de la demande énergétique du transport en 2030 et au moins un tiers en 2050, sachant que la consommation énergétique du transport routier diminuerait (-32% d’ici 2030 [7]). Ainsi, si les véhicules hydrogènes sont beaucoup évoqués dans l’actualité, en réalité, dans le tiers des véhicules roulant au gaz en 2050, plus de 75% rouleront au biométhane !
A l’heure actuelle, la capacité de production et d’injection française de biométhane est de 10,05 TWh répartie entre 565 sites de méthanisation [8], et le nombre de véhicules GNV en circulation est d’environ 32 000 [9]. Le chemin sera long avant d’atteindre les 320 TWh de production et les 5 à 10 millions de véhicules GNV en 2050.
D’autres moyens de production aidant au développement de la filière sont cependant étudiés : les biocarburants de 3e génération, basés sur la culture de microorganismes (algues, levures ou bactéries). Tant au niveau de la décarbonation du secteur du transport, que pour le chauffage urbain ou la production d’électricité dans les centrales à gaz, le biométhane a ainsi de belles perspectives de développement devant lui.
Sources
[1] Commissariat général au développement durable, « Bilan énergétique de la France pour 2020 », Service des données et études statistiques (SDES), 27 janvier 2022.
[2] Commissariat général au développement durable, « Émissions de gaz à effet de serre du transport », Chiffres clés transports 2022, mars 2022.
[3] Parlement Européen et Conseil de l’Union Européenne, « Directive (UE) 2018/2001 du Parlement Européen et du Conseil du 11 décembre 2018 relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables ». 21 décembre 2018.
[4] Ministères Écologie Énergie Territoires, « Biocarburants ». https://www.ecologie.gouv.fr/
[5] C. A.S. Hall, S. Balogh, et D. J.R. Murphy, « What is the Minimum EROI that a Sustainable Society Must Have ? », Energies, 23 janvier 2009.
[6] Teréga, GRDF, GRTgaz, et SPEGNN, « Perspectives Gaz : Vers un territoire national neutre en carbone en 2050 avec 100 % de gaz renouvelables et bas-carbone ». 2022.
[7] E-Cube Strategy Consultants, « Marché français des biocarburants ». février 2019.
[8] Open Data Réseaux Énergies (ODRÉ), « Observatoire de la filière biométhane ».
[9] Association Française du Gaz Naturel Véhicules, « Véhicules GNV en circulation en France ».
par Dr Alex Holland, Analyste Technologique Principal chez IDTechEx | Sep 7, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Equipement, Les dossiers
Le marché mondial des batteries Li-ion pour véhicules électriques devrait atteindre plus de 380 Mds$ US d’ici 2034, tiré principalement par la demande de voitures électriques à batterie, mais avec une croissance rapide dans d’autres secteurs, y compris les fourgonnettes électriques, les camions, les bus, les deux-roues et les véhicules tout-terrain.
Les objectifs en matière d’électrification et d’émissions, l’amélioration des performances des batteries et un coût total de possession de plus en plus attractif pour certains segments de véhicules sont à l’origine de cette croissance de la demande de véhicules électriques à batterie (VE).
Néanmoins, l’amélioration des performances et du coût des batteries est recherchée et, bien que les développements puissent devenir de plus en plus progressifs, il existe plusieurs voies pour l’amélioration continue de la technologie des batteries Li-ion.
Le nouveau rapport de recherche d’IDTechEx, » Blocs De Batteries Li-Ion Et Systèmes De Gestion De Batteries Pour Véhicules Électriques 2024-2034« , propose une analyse des technologies, des conceptions et des tendances entourant les cellules, les packs et les systèmes de gestion de batterie (BMS) Li-ion, y compris des prévisions de la demande en Li-ion par application EV.
Les cellules
À court terme, les cellules de batteries pour véhicules électriques devraient continuer à suivre les tendances actuelles. Par exemple, la teneur moyenne en nickel des produits chimiques NMC et NCA continue d’augmenter afin d’accroître la densité énergétique et de réduire la teneur en cobalt. La tendance la plus importante est peut-être l’évolution générale vers le LFP, une option moins chère et plus sûre que le NMC et le NCA (bien qu’elle ne soit pas intrinsèquement sûre). Bien que la densité énergétique du LFP puisse être inférieure de 30 à 40% à celle du NMC ou du NCA, les avantages de son coût inférieur sont devenus incontournables au cours des dernières années.
Ainsi, la part de la fibre optique légère dans les voitures électriques a augmenté, bien qu’il faille noter que la grande majorité de cette évolution est due à la ré-adoption de la fibre optique légère en Chine. Les NMC et les NCA sont toujours privilégiés en Europe et en Amérique du Nord, bien que les LFP aient commencé à pénétrer le marché. Les produits chimiques NMC restent également privilégiés dans les packs clés en main pour d’autres segments de véhicules. Néanmoins, les pressions exercées sur les coûts et l’approvisionnement en matériaux, ainsi que les améliorations technologiques, signifient que le LFP devrait accroître sa part du marché des VE.
D’autres développements transformateurs se profilent également à l’horizon. Les annonces de développement de batteries à l’état solide se poursuivent, tandis que les premières commercialisations ont déjà lieu, par exemple, grâce aux batteries à l’état solide de type polymère de Blue Solutions. L’utilisation de matériaux d’anode en silicium devrait augmenter avec le développement de solutions d’anode en silicium plus avancées et de produits commercialement prêts, promettant des améliorations de la densité énergétique et de la charge rapide.
De nouvelles chimies cathodiques continuent également d’être explorées. Par exemple, le phosphate de lithium manganèse fer (LMFP) constitue une alternative intéressante, susceptible d’offrir bon nombre des avantages du LFP tout en augmentant la densité énergétique pour la rapprocher de celle des batteries de type NMC, bien que le déploiement commercial soit encore limité.
La conception de L’emballage
Compte tenu de l’adoption croissante de la technologie LFP dans les véhicules électriques, la conception des batteries cellule-emballage revêt une importance accrue. Ces conceptions permettent d’améliorer l’efficacité de l’emballage, augmentant ainsi la densité énergétique et contribuant à réduire l’un des principaux inconvénients de l’utilisation des batteries LFP par rapport aux batteries de type NMC ou NCA. CATL et BYD ont mis en œuvre des conceptions CTP aux côtés de Tesla, Stellantis et de divers autres fabricants. Pour améliorer la densité énergétique gravimétrique, les boîtiers de batterie en polymère léger sont proposés comme alternative aux boîtiers en acier et en aluminium existants.
Les conceptions à double chimie sont également explorées par des entreprises telles que CATL, NIO et Our Next Energy. Our Next Energy présente l’exemple le plus extrême avec des plans visant à coupler une chimie à haute densité énergétique mais à faible durée de vie pour en faire un LFP à autonomie étendue.
En fin de compte, les combinaisons de différentes chimies Li-ion, ou même la combinaison de Li-ion et de Na-ion, pourraient contribuer à optimiser les compromis inévitables entre la puissance, la densité énergétique, la durée de vie et les performances à basse température.
La gestion thermique
La gestion thermique et la protection contre les incendies sont devenues des considérations essentielles pour les batteries des véhicules électriques, compte tenu des problèmes de sécurité, des incendies très médiatisés et des rappels de batteries. Alors que les premiers modèles de véhicules électriques utilisaient un refroidissement passif par air, le refroidissement par liquide est devenu plus important dans divers segments de véhicules au cours des dernières années. Selon les données d’IDTechEx, les modèles à refroidissement liquide actif représentaient 90 % du marché des voitures électriques, contre un peu plus de 50 % en 2015. Cette tendance ne s’applique pas seulement aux voitures électriques.
La plupart des batteries clés en main destinées aux véhicules utilitaires sont également proposées avec un système de refroidissement liquide. À mesure que les progrès de la technologie des cellules deviennent de plus en plus incrémentiels, les développements dans des aspects tels que la gestion thermique deviennent de plus en plus importants non seulement pour maintenir un fonctionnement sûr, mais aussi pour maximiser les performances disponibles des batteries Li-ion.
Les systèmes de gestion des batteries
Le système de gestion de la batterie (BMS) joue un rôle essentiel dans le fonctionnement sûr et fiable de toute batterie Li-ion. Si la fonctionnalité principale d’un système de gestion de batterie est relativement bien définie, elle offre également la possibilité d’élargir l’enveloppe de performance des batteries Li-ion.
Des améliorations au niveau de la sécurité, de la durée de vie, de la charge rapide et même de la densité énergétique sont possibles grâce aux développements du BMS et, surtout, avec un besoin minimal de sacrifier l’un pour l’autre.
Le développement et la mise en œuvre d’une estimation plus précise de l’état de la batterie et des cellules (par exemple, état de charge, état de santé, état de puissance) sont essentiels pour permettre l’amélioration des performances, ce qui permet d’extraire en toute sécurité les performances maximales d’une batterie.
Au-delà des développements de logiciels et d’algorithmes de BMS, des solutions de BMS sans fil sont également en cours de commercialisation. En mettant en œuvre des solutions sans fil, une grande partie du câblage peut être supprimée, ce qui permet de réduire le poids et d’éliminer les modes de défaillance potentiels. Bien que le déploiement soit relativement lent, avec l’annonce initiale par GM de son BMS sans fil en 2020, les fabricants de semi-conducteurs pour BMS proposent désormais des solutions pour les conceptions de BMS sans fil.
