Hydrogène et piles à Combustibles Initiatives publiques: européenne, nationales et locales - CEA
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Hydrogène et piles à Combustibles
Initiatives publiques:
européenne, nationales et locales
Paul Lucchese
CEA
1
Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
ANR HYPAC Feuille de route
ADEME
3 AMI Investissement Avenir
H2 mobility
in France
H2 mobility
in UK
Power Trains Comparison
« Mac kinsey study »
H2 mobility
in Germany Needs
for 2014-2020
By Industry
Démarrage
JTI 4 calls for proposals 2 call for proposals
2007 2010 2011 2012
2
Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
ANR HYPAC Feuille de route
ADEME
3 AMI Investissement Avenir
H2 mobility
in France
H2 mobility
in UK
Power Trains Comparison
« Mac kinsey study »
H2 mobility
in Germany Needs
for 2014-2020
By Industry
Démarrage
JTI 4 calls for proposals 2 call for proposals
2007 2010 2011 2012
3
Le cadre européen
4
EC support for FC & H2 R&D 470
EC
Industry
Hydrogen and Europe: an old love story …
VISION STRATEGY
Strategic Research Agenda
Hydrogen Energy
Deployment Strategy
And Fuel Cells
Strategic Overview
(2003)
(2005)
100 Stakeholders invested
more than € 10 m€ for the JTI
preparation
FCH JU
Officially operative
since September 12, 2008 IMPLEMENTATION
0,94 B€ Implementation Plan
(March 2007)
7,4 B € 10 years
UN PROGRAMME PERENNE ET
STRUCTURANT
LE JTI FCH
7
JTI Hydrogène
Une priorité européenne: discours en accord avec les actes
Une première réussie dans le domaine de l„énergie
Partenariat public/privé perenne approuvé par EC, Parlement, Etats Membres
Objectif: accélerer déploiement technologies H2 et Pac Transports, Stationnaire
production et marchés précoces
7 années 2008-2013, 940 M€, 50 % industrie
Organe de décision: Governing Board
SIN
TEF
CEA position privilégiée de leader
NTN
Center for Process
Innovation
U
T
K
K
VTT
Préside N.ERGHY, siège board du JTI
RIS
UK E
ØE
G
64 membres de 17 pays
ER C ZBT KS
N FZJ NIR Rez
C Duisburg
S
DLR CU
Univ. INERIS CN IM TE
, CE
IFP Univ. Eife C
Bordeaux 1
INASM Univ. RS Mainz
CIDETEC
ET
AM.I.N. Nanc r
Paris XII
E.S
PSI Joanneum 215.505 M€
Fundacion Univ. y
ITMA Univ.
Poitiers ICIT (47 participants)
CENEMontpellier UNIDO-
CIEM Hidrog 2 CNR
R Univ. ICHET
IN
AT eno XaRM Univ.
Turin EN Salerno CPER
TA AragoAE Politec
EA
Univ. I
n AIJU nic
Rome- Tübita
IMDEA Univ. Univ.
Energia Alicante
Univ.
Turin
Genoa
la CRES k
1838 persons
CESI Sapienza
Ricerca (47 participants)
8
Mise en place des outils de planification stratégique
• Définition et mise à jour des plans de
réalisation annuels (AIP) et multi-annuel
(MAIP)
– Consultation IG/RG/EC
– Consultation du comité scientifique
et du groupe des Etats Membres
Répartition temporelle des calls
Exemple Appel 2008
Exemple Appel 2008
Appel 2009
71M€, 26 projets en fin de négociation,
26,4M€ Large-scale demonstration of road vehicles and refuelling infrastructure (1)
Transportation & Development of electric driven turbocharger for fuel cell (1)
refuelling Development and optimisation of PEM FC electrodes and GDLs (1)
infrastructure Pre-normative Research (PNR) on composite storage (1)
Pre-normative Research (PNR) on fuel quality (1)
Hydrogen Production New generation of high temperature electrolyser (1)
Improved solid state hydrogen storage systems (1)
5,7M€ & distribution
Degradation and Life time Fundamentals (2)
25,9M€ Materials development for cells, stacks and balance of plant (BoP) (4)
Operation diagnostics and control (3)
Stationary power
Component improvements (1)
Generation & CHP Proof-of- concept fuel cell systems (3)
Validation of integrated fuel cell systems readiness (1)
Application specific targets and related technology benchmark (1)
Demonstration of fuel cell-powered materials handling vehicles and
10,3M€ Early markets infrastructure (3)
Portable generators, backup and UPS power systems (1)
Cross-cutting issues Development of educational programmes (2)
3M€ Training initiatives for regulators (1)
Development of a framework for Life Cycle Assessment (LCA) (2)Exemple Appel 2009
Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
ANR HYPAC Feuille de route
ADEME
3 AMI Investissement Avenir
H2 mobility
in France
H2 mobility
in UK
Power Trains Comparison
« Mac kinsey study »
H2 mobility
in Germany Needs
for 2014-2020
By Industry
Démarrage
JTI 4 calls for proposals 2 call for proposals
2007 2010 2011 2012
15L‟étude de référence sur les motorisations du futur
16A broad coalition shared performance
estimates on different power trains
Industry participants
Car OEMs
Oil and gas
Utilities
Approach and principles
Industrial gas
companies – All relevant powertrains
(ICE, BEV, PHEV, FCEV)
Equipment
– 3 reference car segments
OEMs – Cost, emissions, energy efficiency,
driving performance
– Well-to-wheel
Wind – >10,000 company data
in a “clean room” environment
Electrolyser
companies
NGOs, GOsProduction after 2020 is split between electrolysis, coal/biomass and natural gas
25% FCEV WORLD
Annual H2 production
Percent 100% Primary fuel
100%
Natural gas
80%
60%
Electricity
40%
20% Coal / Biomass
0%
2010 2020 2030 2040 2050
By-product CSMR DWE IGCC w/CCS
DSMR SMR w/CCS CWE CG w/CCS
SOURCE: Coalition workshops, Working team analysisOverview – Distribution technologies
Distribution method
Transmission tonne Liquid tonne Gaseous tonne
pipeline H2/day trucks H2/truck trucks H2/truck
10 ~3.5 ~0.4 (250 bar)
100 ~0.8 (500 bar)
1,000
Liquefier Compressor
Distribution tonne tonne tonne
pipeline H2/day H2/day H2/day
0.1 10 1
1 100 10
10 1,000 100
▪
Assumptions
30 bar received H2 pressure
SOURCE: Coalition workshops, Working team analysisGaseous trucks are most important at the beginning with liquid trucks
25% FCEV WORLD
bridging the gap to pipelines
Pipeline
Liquid Truck
Gaseous Truck
Annual H2 distribution
100% Method
Percent
Pipeline
Liquid Trucks
Gaseous Trucks
2010 2020 2030 2050
SOURCE: Coalition workshops, Working team analysis 202020
Electric driving is more efficient and allows primary energy
diversification
0,9 ICE gasoline 3.2
ICE diesel
0,8 2.8
BEV
FCV
0,7
2.4
Well-to-wheel efficiency, km/kWh
0,6
Well-to-wheel efficiency, km/MJ
2.0
0,5
1.6
0,4
1.2
0,3
0.8
0,2
0,1 0.4
0 0
2 3
Oil Gas Coal BiomassFCEVs are specifically suited for larger cars, that represent 70% of CO2
emissions
Lowest cost CO2 abatement solution
2050
PHEV/BEV/FCEV
20 FCEV
A/B C/D JAfter 2025, costs of all power trains converge C/D SEGMENT
1 FCEV PHEV
TCO ranges of different power-train technologies
EUR/km BEV ICE
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
2010 2015 2020 2025 2030Battery and fuel cell vehicles can achieve low emissions
C/D SEGMENT
CO2 emissions
gCO2 / km
200
180 2010
1 1
ICE – gasoline ICE – diesel
160 2010
140
120
2010 2050 2050
100 PHEV
80
60
2010
40
BEV FCEV
20 Low emissions and high range
2050 2050
0
0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600
Range
kmRetail costs are inefficient in the first 15 years
Retail Distribution Production
Hydrogen cost
EUR per kg
15
Hydrogen
infrastructure 5% of
total cost
-67%
10
5
0
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050An economic gap of about Eur 100 billion remains for the next 20 years to
develop FCEVs globally
1
∆TCOFCEV-ICE per vehicle Economic gap
‘000 EUR EUR billions per year TCO delta is1
200 15 < EUR 3,000
150 10
100
5
50
0 0
-50 -5
2010 2020 2030 2040 2050 2010 2020 2030 2040 2050
FCEV new sales Economic gap
million FCEVs per year EUR billions cumulative
5 250
4 200
3 150 Gap until 2030 is
~ EUR 100 bn
2 100
1 50
0 0
2010 2020 2030 2040 2050 2010 2020 2030 2040 2050Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
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for 2014-2020
By Industry
Démarrage
JTI 4 calls for proposals 2 call for proposals
2007 2010 2011 2012
2728
29
30
Des plans précis de déploiement des infrastructures
en Allemagne et au Japon à partir de 2015
31Coupler ENR (Eolien et biomasse) et Hydrogène
32Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
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in Germany Needs
for 2014-2020
By Industry
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JTI 4 calls for proposals 2 call for proposals
2007 2010 2011 2012
33LE PLAN DE DÉPLOIEMENT EN EUROPE
2014 2020
• Un programme ambitieux de
plus de 17 milliards €
– Volonté de déploiement 2014-
2020 pour les industriels de
l’automobile, de
l’infrastructure et la
production H2
• Pour la recherche :
– 3,3 milliards d’€ de besoins
industriels
– Priorité de l’effort de R&D :
segments stationnaire et
marchés précoces
34Un programme aligné sur le formalisme Set-
Plan36
37
Approbation de la roadmap à 2020
Les objectifs confirmés et
intégrés dans le Set-Plan :
• Un déploiement de 500 000 véhicules
électriques piles à combustible en Europe et
environ 1 000 stations service hydrogène pour
la transition du secteur des transports vers les
véhicules électriques
• 50 000 logements utilisant des systèmes de piles
à combustible stationnaires
• Une intégration des énergies renouvelables
intermittentes (éolien, solaire) par des systèmes
de stockage d’hydrogène allant jusqu’à 500
MW
• Une introduction sur le marché des premières
applications : systèmes de back-up, applications
portables…
• 50 % de l’hydrogène utilisé pour ces
applications produite à partir de sources
renouvelables ou sources zéro-émission de
CO2. Pour atteindre ces objectifs donnés par le secteur industriel, des objectifs
technologiques sont définis par domaines d’application (production & stockage,
applications transport, applications stationnaires, marchés précoces,
réglementation/normes/ codes/acceptabilité sociale).3 phases de travail 2014-2020 JTI 2.0 : • Une phase Recherche, • Une phase démonstration • Une phase Introduction sur le marché • Les types d’outils de financement associés sont en cours de discussion
40
Chronologie de la dynamique H2 en Europe et en France
oseo HYPAC Feuille de route
ANR
ADEME
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2007 2010 2011 2012
41LA FRANCE: BAD NEWS…
30
25
73 projects out of 235 proposals were funded following
20
Calls in 2005, 2006, 2007 and 2008.
15 50 are still running. 61 Patents have been obtained.
84 M€ sur 4 ans
10
2009-2011 moins de 5 M€ par an
5 Thématique non reconnue à l’échelle du programme Energie
0
2005 2006 2007 2008
42Good news: H2E: Horizon Hydrogen Energy
An ambitious deployment program of 200 M€ coordinated by Air Liquide
A Public-Private-Partnership federating national competencies
19 partners, 150 FTE
7 years, 2009 - 2016
Funding: Private - 123 M€ & Public via Oseo Innovation- 67 M€
TheH2E program aims at markets with wireless energy needs not met by any current solutions.
For example, captive vehicle fleets, portable generators or the supply of backup energy
7Good news: Feuille de route ADEME
44Good news: 3 AMI Ademe 2011 et 2012
• 2012: AMI dédié aux véhicules routiers à hydrogène a pour objectif de soutenir des projets de
recherche industrielle, des démonstrateurs de recherche ou des expérimentations préindustrielles
ayant pour but : d’augmenter significativement les performances technologiques (optimisation des
données de densités, du rendement, du système de stockage) et économiques (coût total du système,
durée de vie, fiabilité) des véhicules routiers actuels grâce à l’utilisation du vecteur hydrogène
• de valider les performances obtenues sur véhicule en conditions réelles de fonctionnement
(intégration véhicule, définition de cycles de roulage, mesures de performances, analyse de
résultats)
• de traiter l’aspect sécurité et sûreté de fonctionnement des solutions proposées (sécurité active et
passive, vieillissement)
• 2011: AMI « Hydrogène et piles à combustible » dont l’axe thématique n°2 concerne
l’expérimentations de flottes captives utilisant l’hydrogène comme source énergétique
• 2011: AMI « Chaîne de traction électrique » dont l’axe thématique n°1 concerne l’utilisation de
piles à combustible comme prolongateur d’autonomie.
• Plus hydrogène et piles présents dans AMI
– Bateau du futur
– Batiments intelligents
– biocarburants
45Good news: création d’ Afhypac
4647
48
49
MERCI POUR VOTRE
ATTENTION
Paul.lucchese@cea.fr
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