Freudenberg Sealing Technologies (FST) lance, avec la société ZF Friedrichshafen AG et FlixBus, le projet de recherche HyFleet, subventionné par des fonds publics. D’ici 2024, les partenaires veulent développer ensemble un système de piles à combustible performant, remplaçant complètement les moteurs diesel traditionnels. De plus, les entreprises participantes étudient l’hybridation de la chaîne cinématique avec une pile à combustible et une batterie.
Voyager en bus et non en voiture économise aujourd’hui déjà, sur 400 km, 6,6 kg de CO2. Mais il n’existe pas à ce jour de solutions réalisables dans la pratique permettant une exploitation entièrement carboneutre des flottes de bus de grandes lignes. La raison en est la gestion extrêmement complexe du transport longue distance par bus : de même que les poids lourds, les bus sont souvent en service 24 h/24 et font bien plus de 100.000 km par an. Dans l’intérêt des passagers, la durée des arrêts intermédiaires doit être limitée à un minimum. Les longues durées de chargement des batteries des moteurs purement électriques, et la mise en place de l’infrastructure de charge coûteuse nécessaire ne sont pas faisables dans ce secteur.
Une alternative pourrait être la pile à combustible à l’hydrogène, combinée à un moteur électrique et à un accumulateur pour former une chaîne cinématique hybride. Une solution de ce type doit maintenant être étudiée dans le cadre d’un projet subventionné, consacré à la technologie des piles à combustible. Un consortium performant composé de Freudenberg, ZF, FlixBus et d’un grand constructeur européen de bus s’est réuni pour cela. Les activités de recherche communes sont lancées actuellement.
Au sein de ce projet, Freudenberg développe un système de piles à combustible adapté aux longues distances, qui doit être mis à l’essai dans un bus de démonstration correspondant. « Freudenberg fera passer dans ce projet ses décennies d’expertise en matière de piles à combustible, tant au niveau des composants que des systèmes », explique Claus Möhlenkamp, CEO de FST.
« Nous voulons développer de manière significative aussi bien la durabilité que l’efficacité de cette technologie et poser de nouveaux jalons en matière de coût total de possession*. »
Claus Möhlenkamp, CEO de FST
Les stratégies d’hybridation de la chaîne cinématique, le « right-sizing » entre la pile à combustible et la batterie, sont un autre sujet central de cette recherche.
DES PARTENAIRES COMPÉTENTS
Par ce projet, mené en collaboration avec ZF, FST travaille à un domaine thématique innovant et très pertinent pour tous les segments de poids lourds. « Le large portefeuille de technologies et le savoir de ZF dans le domaine de la chaîne cinématique électrifiée et des systèmes associés facilitent déjà aux constructeurs automobiles l’entrée dans le monde de la mobilité électrique. Pour les véhicules lourds, la pile à combustible y jouera un grand rôle en raison de son autonomie et de son temps de rechargement réduit », déclare Wilhelm Rehm, membre de la direction de ZF et responsable de la technique et des systèmes de commande pour les véhicules utilitaires. « Nous pratiquons l’électrification, depuis toujours, de manière ouverte sur le plan technologique – la pile à combustible a également joué un rôle important pour nous dès le départ au niveau de la propulsion. »
Afin que le système puisse faire face aux conditions réelles sévères dans les bus grandes, la première phase du projet HyFleet se concentre sur les performances techniques des piles à combustible. Ceci implique entre autre l’optimisation du comportement à l’utilisation continue, sur une durée de service d’au moins 35.000 heures. Il s’agit ici d’augmenter au maximum l’efficience du système sur toute la durée de vie. Pour l’exploitant de la flotte, ceci se traduit par une faible consommation de carburant. À la fin du projet, le nouveau système de piles à combustible de FST sera mis à l’épreuve dans un bus de démonstration mis à disposition par le constructeur.
André Schwämmlein, co-fondateur et CEO de FlixMobility, explique que FlixBus apporte au projet son point de vue de prestataire mobilité. Par le développement constant de moteurs alternatifs et de nouvelles formes de voyage durables, FlixMobility, dont le siège est à Munich et qui regroupe les marques de bus grandes lignes FlixBus, Greyhound Lines et Kâmil Koç, contribue de manière décisive au tournant vert dans la mobilité. Avec plus de 500 partenaires, l’entreprise exploite d’ores et déjà plus de 4.000 véhicules, soit le plus grand parc européen de bus grandes lignes. « La technologie des piles à combustible donne par exemple aux constructeurs de bus la possibilité de façonner activement l’avenir des voyages. Nous n’en sommes que plus heureux de faire partie du projet HyFleet et de développer avec Freudenberg et ZF, d’ici 2024, le premier bus grandes lignes à moteur à piles à combustible d’Europe », poursuit André Schwämmlein.
Les économies de CO2 réalisées par une flotte de FlixBus fonctionnant à l’hydrogène, grâce à la technologie innovante des piles à combustible, sur la totalité de la chaîne énergétique, donc y compris la production et la distribution d’hydrogène, sont calculées par l’entreprise à but non lucratif atmosfair.
EFFET DE SIGNAL
Même si HyFleet se concentre sur les parcs de bus de tourisme, les partenaires de projet, dès le départ, attachent une grande importance à ce que les résultats obtenus puissent être transposés à tous les segments Heavy Duty, en particulier aux transports marchandises à gros tonnages. Freudenberg pense que les bus de tourisme pourraient de plus jouer un rôle de précurseur pour un passage rapide à la mobilité à l’hydrogène : grâce à eux en effet, l’infrastructure de stations-service qui apparaît le long des autoroutes les plus fréquentées serait exploitée à plein de manière fiable. « Nous avons besoin pour les transports grandes lignes de solutions carboneutres capables de faire face à la pratique », souligne Claus Möhlenkamp. « Notre système de piles à combustible est une telle solution. Ensemble, avec nos partenaires tels que ZF et FlixBus, nous élaborons maintenant les bases scientifiques permettant un passage à la phase industrielle et une mise à l’échelle rapides de cette technologie. » Outre le projet HyFleet, ZF et Freudenberg étudient ensemble d’autres applications pour le développement de solutions de piles à combustibles pour les applications du domaine de la mobilité et du secteur industriel.
LE PROJET HYFLEET
Le projet HyFleet poursuit le développement du partenariat lancé en 2019 entre FlixBus et FST. FlixBus comprend la nécessité d’adapter aux exigences des véhicules lourds la technologie existante et éprouvée des piles à combustible. Environ un quart des frais d’exploitation totaux des bus de tourisme sont dus au carburant. Pour les poids lourds, ce sont même quelque 35 %. Aussi, des systèmes de piles à combustible hautement efficients ont une incidence majeure sur la réduction de ces frais pour l’exploitant. « FlixBus apprécie le setup technologique de Freudenberg. Et nous avons maintenant combiné nos activités dans un projet subventionné, auquel participe également un constructeur de bus européen », explique Michael Milch, Director Sales and Marketing, Freudenberg Fuel Cell e-Power Systems.
PILES À COMBUSTIBLE POIDS LOURDS
Le projet HyFleet est subventionné par le Ministère fédéral allemand des Transports et de l’Infrastructure numérique, dans le cadre du programme national d’innovation sur la technologie de l’hydrogène et des piles à combustible. La phase 1 est consacrée au développement technologique de piles à combustible spécialement destinées aux poids lourds. L’objectif de la phase 2 est une démonstration de grande ampleur sur une flotte d’au moins 50 véhicules, à partir de 2025.
Freudenberg est à la tête du consortium et chargé de veiller à ce que l’objectif principal de la phase 1 soit atteint : le développement d’une technologie de piles à combustible pour véhicules lourds pour les longues distances – ici, une durée de vie d’au moins 35.000 heures est requise.
« Les principaux défis technologiques lors du développement d’un bus à l’hydrogène à piles à combustible est le fait que les solutions doivent être concurrentielles, aussi bien sur le plan technique que commercial », poursuit Michael Milch. « Les systèmes actuellement disponibles reposent pour la plus grande part sur la technologie des piles à combustible pour les véhicules particuliers et ne répondent pas aux exigences adressées à l’efficience du système et à la durée de vie totale. » C’est là qu’intervient Freudenberg en tant que Groupe technologique mondial. « Nos longues années d’expérience industrielle et notre grande intégration verticale de la production feront la différence à l’avenir. Freudenberg est expert dans le domaine des cellules et est capable d’optimiser en permanence les coûts, la qualité et la performance. »
Le passage du moteur à combustion au moteur électrique permet également des modifications dans la conception des véhicules. La modularité de la technologie des piles à combustible offre ici des options variées. De nouveaux concepts intéressants sont en développement. « FST n’est pas un OEM, notre technologie s’adapte individuellement à toutes les démarches », ajoute Michael Milch.
À bord du bus et du yacht
La société Freudenberg Fuel Cell e-Power Systems GmbH (FFCPS) pro- pose des systèmes de piles à combus- tible complets, pour les applications lourdes zéro émission.
FFCPS réalise des technologies de piles à combustible qui, à l’avenir, seront à bord des paquebots, yachts, bus et poids lourds.
COÛT TOTAL DE POSSESSION*
Lors du développement d’un bus de tourisme électrique, outre l’autonomie, le poids et la rapidité de recharge sont un point important. Tous ces facteurs ont une incidence directe sur le coût total de possession. Les coûts et la place nécessaire pour l’infrastructure de recharge joueront eux aussi un rôle central dans le passage imminent à la neutralité climatique totale, et dans l’augmentation significative du nombre de véhicules utilitaires électriques. Les piles à combustible présentent ici de nets avantages, surtout pour les poids lourds, et seront sans doute la solution zéro émission longue distance la plus concurrentielle.
Le côté financier n’est pas négligeable non plus : un prix concurrentiel de l’hydrogène est la condition d’un modèle commercial lucratif pour l’exploitant du parc de véhicules. Les principaux acteurs de ce secteur prévoient que le coût total de possession s’alignera dès 2030 sur ceux des véhicules diesel. Les acteurs traditionnels et nouveaux du marché investissent beaucoup dans la production d’hydrogène vert, sur la base d’applications claires et, bien entendu, d’attentes claires en termes de bénéfices.
*Le coût total de possession est une considération globale du coût de produits, de biens ou de services, qui tient compte non seulement des frais d’acquisition, mais aussi des frais courants directs indirects sur un cycle de vie complet. Cette considération des coûts est une aide précieuse pour répondre à des questions de gestion, telles que les décisions d’investissement.
[Source: www.bigdata-insider.de]
