Créer des transports écologiques grâce à l’hydrogène

Dans un contexte de raréfaction programmée des ressources d’hydrocarbures, le secteur automobile est désormais tout entier tourné vers le développement de moteurs électriques alimentés par une pile à combustible. Bien que les stations de distribution d’hydrogène soient encore rarissimes en France (moins d’une dizaine sur l’ensemble territoire dont celle d’Eveer’Hy’Pole à Albi), les premiers véhicules de série ont été commercialisés fin 2014 par Toyota et Hyundai. Historiquement, les premières piles à combustibles (PaC) ont été développées par la NASA dans les années 1970, pour les besoins de l’astronautique.

Les leaders de l’aéronautique civile s’intéressent eux aussi aux PaC, lesquelles promettent de très intéressantes perspectives de réduction des coûts d’exploitation, ainsi que des émissions de CO2 et de l’impact sonore. Airbus et Boeing ont respectivement réalisés leurs premières démonstrations en vol en 2007 et 2008. C’est dans ce dernier cadre d’application, pour satisfaire aux sévères contraintes de masse embarquées, que se révèle toutes les opportunités d’exploitation des PaC, considérées alors comme des systèmes multifonctionnels fournisseurs d’énergie électrique, mais aussi de chaleur, d’eau et d’azote.

C’est pourquoi les équipementiers de l’aéronautique (Rolls- Royce, Safran, Zodiac, Honeywell, etc.) prennent également possession de cette technologie. Nombreuses sont les fonctionnalités au sol, proposées par l’aéroport (comme les véhicules taxi) qui pourraient elles aussi être rapidement revisitées par cette technologie. Mais pour que se généralise l’usage de l’hydrogène-énergie, encore faut-il que sa production – énergivore – se fasse avec un bilan carbone favorable.

Or, le couplage de la production d’hydrogène avec la production d’énergies renouvelables offre d’intéressantes opportunités de synergie pour le développement de réseaux électriques intelligents.

Au sein de tels réseaux, en effet, l’hydrogène intervient comme moyen de stockage lorsque la production d’énergie renouvelable excède la demande locale. C’est dans ce contexte que les laboratoires LAPLACE (génie électrique), CIRIMAT (matériaux), LGC (génie chimique) et IMFT (mécanique des fluides) ont porté au CPER 2014-2020 le projet d’une mise à niveau ambitieuse de la plateforme hydrogène (développée en 2010 sur fonds propres du LAPLACE et de l’INPT).

Renommée pour l’occasion PACAERO (Piles A Combustibles pour l’AEROnautique), la plateforme a pour objectif de se doter des moyens nécessaires à la conduite d’investigations plus poussées (approche multidisciplinaire) sur les technologies de l’hydrogène en vue de permettre leur intégration efficace au sein de micro-réseaux électriques intelligents, qu’ils soient embarqués à bord d’avions de lignes de plus en plus électriques, ou bien implantés au sein d’infrastructures aéroportuaires mettant à profit le stockage d’hydrogène pour électrifier davantage de fonctions supports et/ou valoriser des énergies renouvelables.

Cette plateforme héberge également les expérimentations de trois autres laboratoires aux compétences complémentaires et partageant les mêmes tutelles (CNRS, Toulouse INP, Université Toulouse III – Paul Sabatier) : le CIRIMAT (matériaux), le LGC (génie chimique) et l’IMFT (mécanique des fluides).

 

« Grâce à l’Europe et à la Région nous avons pu employer pendant deux ans une dizaine de jeunes scientifiques, augmenter de 400 m² la surface de la plateforme et acquérir de nouveaux équipements, ce qui a permis de développer de nombreux partenariats industriels et universitaires, et même de créer une start-up pour valoriser l’ensemble de ces investissements »

Christophe Turpin, chercheur CNRS au Laboratoire Laplace à Toulouse