MOBILITÉ HYDROGÈNE FRANCE - Présentation AVERE - 14 Avril 2016 - Afhypac
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MOBILITÉ HYDROGÈNE FRANCE
Présentation AVERE – 14 Avril 2016
v12
UNE VOITURE ÉLECTRIQUE C’EST AVEC UNE
BATTERIE, DE L’HYDROGÈNE… OU LES DEUX !
Batteries
de vitesse
Electrique
Syst. H2
Variateur
de vitesse
Electrique
Batteries
Variateur
Moteur
Trans
Moteur
Trans
Véhicule à Batteries Véhicule à Batteries avec Prolongateur
d’Autonomie Hydrogène
Batteries
Batteries
de vitesse
Electrique
Syst. H2
Syst. H2
de vitesse
Electrique
Variateur
Variateur
Moteur
Moteur
Trans
Trans
Véhicule « Full Power » Hydrogène Et certainement, Véhicule Plug-In Hydrogène
PILE À HYDROGÈNE: FAIRE DE L’ÉLECTRICITÉ ET DE LA
CHALEUR AVEC DE L’HYDROGÈNE ET L’OXYGÈNE DE L’AIR
+ –
Hydrogène Air/Oxygène
H+
H+
H2 O2
H+
H+
Eau
Anode Cathode
Électrolyte
*Proton Exchange Membrane Fuel Cell
TECHNIQUEMENT, ON EMPILE DES CELLULES OU
PASSENT LES GAZ ET OU SE PRODUIT LA RÉACTION
ÉLECTROCHIMIQUE
Électrolyte
Anode 0,4 to 0,7 mg de platine par W aujourd’hui
Cathode
Photos prise par MEB-FEG par ultramicrotomie au CEA
L’HYDROGÈNE EMBARQUE ≈ 3X D’ÉNERGIE PAR KG
QUE L’ESSENCE, MAIS 3000X MOINS PAR LITRE À LA
PRESSION ATMOSPHÉRIQUE
• Pour réduire le volume, il faut compresser
l’hydrogène, ou le liquéfier
• Stockage à 700bars : 1,5 kWh/l
• Stockage liquide : 2,3 kWh/l
• Le réservoir pèse lourd, l’hydrogène ne
compte que pour 5% à 6% de la masse du
stockage énergétique
5
PERFORMANCE ENTRE LE DIESEL ET LA BATTERIE,
SAUF POUR LE TEMPS DE RECHARGE : 3MN !
6
MAIS COMMENT PRODUIT-ON DE L’HYDROGÈNE
RENOUVELABLE ET SANS CARBONE ?
Renewable Energies Nuclear Energy Fossil Fuels
Biomass Electricity Heat
Chemical
Conversion
Chemical Photo- Biological Thermolysis
Conversion electrolysis processes
Electrolysis of Water
(With CCS)
H2 prod. sites
Decarbonized Hydrogen Hydrogen & CO2
Production annuelle mondiale : 57 millions de tonnes, dont 25% pour les raffineries
1 million de tonne permet de faire rouler 7 millions de véhicules
« plus de 90% de la production d’hydrogène est assurée à partir d’hydrocarbures » P. Marion (IFP )
« En 2020, 50% de notre production d’hydrogène se fera sans CO2 » B.Pottier (Air Liquide)
CHAQUE CONSTRUCTEUR TRAVAILLE SUR DU
“MULTI-POWERTRAIN”, EXEMPLE TOYOTA :
FCVs
HVs/PHVs
EVs
Vehicle size
FCV
Passenger
vehicles
Travel distance
Fuel Electricity Gasoline, diesel, biofuels, CNG, synthetic fuels, etc. Hydrogen
8
NOUS VOYONS DEUX ROADMAPS DIFFÉRENTES :
For Commercial Vehicles “zero emission” is the
trigger to fulfill local regulations
Hydrogen
H2 Range Extender
Batteries
Two Evolution Paths
2025-2050
Zero CO2 with
Mild Hybrid “diesel performances”
Plug-In
Plug-In
Batteries
Battery hydrogen
hybrids
For Passenger Cars, customers want electric
vehicles with diesel range and fast reload
PHEV: plug-in hybrid electric vehicle, BEV: Battery Electric Vehicle, H2-RE-EV: Hydrogen Range Extended Electric Vehicle
RÉSULTATS DE L’ÉTUDE MOBILITÉ HYDROGÈNE FRANCE
LA FRANCE A DÉFINI SON PLAN DE
DÉPLOIEMENT DES VÉHICULES HYDROGÈNE
• Intégré au plan européen Hydrogen Infrastructure for Transport (HIT)
• Financé par l’Europe (programme TEN-T)
• 4 pays membres, 7 partenaires
• Dutch ministry of Infrastructure and the Environment, Air Liquide, AFHYPAC, Copenhagen Hydrogen Network,
HyER, Hydrogen Link Denmark, Hydrogen Sweden
• Avec le support du Ministère de l'Ecologie, du Développement
durable et de l'Energie et de l’ADEME
• Pris en compte dans le plan Nouvelle France Industrielle « Stockage
de l’Energie »
• Elaboré par le consortium Mobilité Hydrogène France
• Avec le soutien des consultants d’Element Energy
Source : 11Gouvernement
Entreprises de
l'énergie
Producteurs
d’hydrogène et
H2 MOBILITÉ FRANCE : stations
Véhicules et
CONSORTIUM REGROUPANT systèmes pile à
L'ENSEMBLE DES ACTEURS DE LA
FILIÈRE : DES ENTREPRISES DE combustible
L'ÉNERGIE AUX UTILISATEURS Electrolyseurs
Centres de
Recherche
Associations
régionales et pôles
Associations
européennes et
françaises
Source : 12LES VÉHICULES À PROLONGATEUR D’AUTONOMIE H2
RÉDUISENT DE 88% LES ÉMISSIONS DE CO2 COMPARÉ AU DIESEL
WTW, gCO2eq / km Diesel BEV FCEV
PHEV H2 RE-EV • Les Véhicules Hydrogène ne
160
génèrent ni pollution locale ni
140 CO2
120 • Pas de particule, de NOx, de SOx, de
100 99 bruit
- 88% -54%
80
• Réduction de 77% des émissions
60 -77%
de CO2 du puit à la roue en
40 37 2030
23
20 • Comparé au Diesel et en suivant le
15
0 9 mix de production électrique et H2,
2010 2015 2020 2025 2030 les véhicules hydrogène
BEV: Véhicule Electrique à Batterie, H2RE-EV: Véhicule Electrique à Range Extended H2, Hypothèses prises :
• Enerdata Balance scenario: Intensité carbone du réseau
FCEV: Véhicule à Pile à Hydrogène, PHEV: Véhicule Electrique Plug-In, WTW: du puis à la roue
électrique en 2030 - 67g/kWh
• Rendement des diesels basé sur les données des
constructeurs automobile du consortium
Source : 13LE MARCHÉ DES VÉHICULES HYDROGÈNE POURRAIT
REPRÉSENTER EN 2030 :
800 000 véhicules 773 90 000t d’hydrogène 89
586 70
435 54
Berlines
319 40
230 Compactes 30
167 Véhicules utilitaires 22
45 78 120 11
16
23 3 6
2022 2024 2026 2028 2030 2022 2024 2026 2028 2030
Parc des véhicules H2, x1000
Consommation H2, tonnes x1000 par an
600 stations H2 602 3 TWh de prod. électrique
529 80 kg/jour 3,251
502
212kg/jour 2,269
355
252 420kg/jour 1,526
169 989
96 614
60 115 190 276 368
2022 2024 2026 2028 2030 2022 2024 2026 2028 2030
Stations H2 Consommation électrique pour l’électrolyse, GWh par an
Source :
14NOUS AVONS DÉCIDÉ DE FAIRE UN FOCUS SUR
LES FLOTTES POUR DÉMARRER LE MARCHÉ
• Focus sur les flottes captives
• Les véhicules et les stations sont déployés là où il y a de la demande
• Pour atteindre une charge correcte de la station dès son ouverture
• Et réduire le besoin d’investissement et le risque d’une station peu
chargée
• Nous avons identifié les segments suivants1 :
Livraison/Services Taxis Logistique urbaine Flottes de véhicules
Source : (1) Les bus n’ont pas été retenus, car la rentabilité économique n’est pas établie actuellement 15CE QUI A FAIT APPARAITRE LA NOTION DE
CLUSTERS DE FLOTTES CAPTIVES
• Définition d’une flotte captive
• Flotte de véhicules avec des
circuits et consommations assez
prévisibles
• Qui rentre régulièrement au
même parking ou dépôt
• Définition d’un Cluster
• Des flottes captives « multiclients »
autour d’une zone définie
• Une ou plusieurs stations H2
Source : 16L’APPROCHE FLOTTE CAPTIVE : UNE MANIÈRE DE
DÉMARRER LE MARCHÉ, AVANT UN DÉPLOIEMENT
NATIONAL COMPLET
Déployer les premiers Clusters Relier les Clusters Couverture nationale
Déclencheurs du plan national
Disponibilité réelle des
Clusters véhicules à des prix de marché Déploiement national
• Des investissements Une réglementation adaptée • Déploiement d’une infrastructure qui donne
raisonnables Un support politique clair une bonne qualité de service aux clients
• Des stations H2
Des intentions marquées des
chargées
clients
Le plan de couverture réel sera défini lors des prochaines étapes
2017 2020 2025 2030
Source : 17
Area where HRS provide coverage HRS in place as of 2014 Highway with HRSLE DÉPLOIEMENT NATIONAL DE L’INFRASTRUCTURE
SERA NÉCESSAIRE AU DÉMARRAGE DU MARCHÉ
GRAND PUBLIC
H2 Stations
H2 vehicles Deployment HH2 2
sales [yearly, EU]
[yearly, EU]
Infrastructure High
Investment Phase
18LA « VALLÉE DE LA MORT » RESTE À PASSER
POUR ATTEINDRE LA RENTABILITÉ FINANCIÈRE
Free cash flow d’une infrastructure hydrogène Investissements Cashflow opérationel • Les déficits sont réduits grâce
Million EUR
à cette approche
• Les stations peuvent avoir un
cash flow positif dès 2020
• Le surcoût des véhicules
hydrogène devrait être de
15 000€ sur la période
2020-2025
2016 2020 2026
+ de 600 stations en 2030
Source : 19LE DÉPLOIEMENT EST EN MARCHE
• Début : 2014
• 2015 : 10 stations
• 2018 : 40 stations déjà
financées
• Objectifs 2018 : 100 stations
Source :LE REGROUPEMENT DES INITIATIVES H2 MOBILITÉ EXISTANTES
PERMET D’INITIER UN RÉSEAU HYDROGÈNE EUROPÉEN
150 km
45 km
150 km 310 km
120 km 220 km
165 km 175 km
75 km 150 km
130 km
TEN-T Corridors 70 km
150 km
120 km
85 km
75 km 120 km
70 km
95 km 160 km
270 km
370 km
230 km
Source : 21ET NOUS SOMMES CORRECTEMENT POSITIONNÉS
DANS LA COURSE MONDIALE
Norway, UK: Germany :
Denmark: London first HRS first
HRS first 2015: 11 HRS 2015: 50 HRS
2015: 17 HRS 2020: 65 HRS 2017: 100 HRS
2025: 220 HRS 2030: 330 HRS 2025: 450 HRS
© The
HydrogenJournal
USA: Toyota leads Japan: Toyota
2017: 68 HRS leads
2023: 100 HRS 2015: 36 HRS
2025: 1000 HRS 22MAIS UNE STATION D’HYDROGÈNE, ÇA
RESSEMBLE À QUOI ?
Installed in Symbio premises in Grenoble
FS Heidestraße (Total), Berlin
« Buffers », High
pressure tanks
© Symbio FCell
FS Sachsendamm (Shell), Berlin
6 packs of classical
Control cylinders at 200 bar,
Command & delivered by truck
Compressor Concrete Floor Slab ≈1kg of H2 per
cylinder 23
Netherlands (Air Liquide)ET SES CARACTÉRISTIQUES :
• Le cout de la station diffère principalement en fonction de :
• # de kg d’hydrogène distribuables par jour
• Production locale d’H2 par électrolyse ou livraison de l’H2 par camion
• Le cout de la station s’amortit sur la consommation
d’hydrogène
• Soit le taux d’utilisation de la station
• Ou nombre de véhicules jour et #kg moyen par plein
• Eléments qui influent sur le prix de l’hydrogène ou sur la
rentabilité de la station
Source : 24MAIS LES STATIONS POUR FLOTTES CAPTIVES ONT UN
DIMENSIONNEMENT PLUS RÉDUIT ET UN MEILLEUR TAUX
D’UTILISATION DE LA STATION DÈS LE DÉBUT
Coût de l’hydrogène à la pompe pour des stations
dimensionnées pour les flottes captives
€/H2kg 350bar 35kg/jour
350bar 80kg/jour
Différents profils de stations
350/700bar 80kg/jour
350bar 212kg/jour
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 210
Plage de dimensionnement Quantité moyenne d’hydrogène
pour les flottes captives distribuée (kg/j)
Source : 25CONCLUSION : BATTERIES ET HYDROGÈNE = DEUX
TECHNOLOGIES DE STOCKAGE DE L’ÉLECTRICITÉ
COMPLÉMENTAIRES
• Qui nécessitent des infrastructures différentes
• Des stations de recharge hydrogène ou des bornes de recharge
• Avec des modèles économiques opérateur différents
• Nombre de station de recharge optimal « équivalent » aux stations
essence pour l’hydrogène
• Des bornes de recharge sur les places de parking pour la batterie
• Avec un mix de technologies pour les véhicules qui sera
fonction des usages et des clients
• Batterie, Plug-In hydrogène, Full Power
Source : 26RÉFÉRENCES
• AFHYPAC :
http://www.afhypac.org/
• Etude ADEME :
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/avis
-ademe-hydrogene-et-te-201602.pdf
• Etude Mobilité Hydrogène France :
http://www.afhypac.org/mobilite-hydrogene-france/
Source : 27MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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