Quelle voiture électrique est plus écologique La batterie ou la pile à combustible?

Quelle voiture électrique est plus écologique La batterie ou la pile à combustible?

Les communautés feraient mieux d'investir dans des véhicules électriques fonctionnant avec des piles plutôt qu'avec des piles à hydrogène. La raison? L'hydrogène offre peu d'avantages énergétiques supplémentaires en plus du transport propre.

Pour une nouvelle étude, les chercheurs ont comparé les deux types de voitures dans un futur hypothétique où le coût des véhicules électriques est plus abordable.

"Nous avons examiné comment l'adoption à grande échelle de véhicules électriques affecterait la consommation énergétique totale d'une communauté, tant pour les bâtiments que pour les transports", explique Markus Felgenhauer, chercheur principal à l'Université technique de Munich (TUM) et ancien chercheur au projet sur le climat et l'énergie de l'Université Stanford (PEGC).

"Nous avons constaté qu'investir dans les véhicules à batterie entièrement électriques est un choix plus économique pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, principalement en raison de leur coût inférieur et de leur efficacité énergétique nettement supérieure."

Deux «saveurs»

«Des études comme celles-ci sont nécessaires pour identifier les voies les plus économiques et les plus efficaces vers la décarbonisation profonde du système énergétique mondial», ajoute Sally Benson, coauteure de l'étude, professeur d'ingénierie des ressources énergétiques à Stanford et directrice du GCEP.

Les véhicules électriques existent en deux versions: des voitures rechargeables avec des batteries rechargeables et des véhicules à pile à combustible qui convertissent le gaz hydrogène en électricité propre.

Contrairement aux voitures à essence, les véhicules à pile et à pile à combustible émettent zéro carbone lorsqu'ils sont conduits. Mais les déployer à grande échelle nécessitera une nouvelle infrastructure coûteuse pour charger les batteries ou fournir de l'hydrogène.

Qui réduit les émissions totales au moindre coût?

Une question clé pour les décideurs est la suivante: quelle technologie de transport réduit les émissions totales aux piles ou aux piles à combustible les moins coûteuses? Au-delà du transport, la technologie de l'hydrogène pourrait-elle également fournir de l'énergie propre pour chauffer et éclairer les bâtiments, comme le suggèrent certaines recherches?

La nouvelle étude, publiée dans la revue Carburant, est le premier à répondre aux deux questions.

Les chercheurs se sont concentrés sur la Californie, un chef de file dans le transport de véhicules électriques. Statewide, les voitures électriques à batterie gagnent en popularité. Mais seuls quelques constructeurs ont commencé à proposer des véhicules à pile à combustible. Pour encourager une adoption plus large, l'État a attribué plus de 92 millions de dollars pour un réseau de stations de ravitaillement en hydrogène 50 par 2017.

Actuellement, aucune source d'énergie n'est entièrement exempte d'émissions. Certaines personnes chargent leurs voitures électriques à batterie en se branchant sur le réseau électrique, qui fournit de l'électricité produite en grande partie à partir de combustibles fossiles émetteurs de carbone.

De même, la plus grande partie de l'hydrogène est dérivé du gaz naturel grâce à un processus industriel qui émet du dioxyde de carbone en tant que sous-produit. Un dispositif alternatif, appelé électrolyseur, utilise l'électricité produite par l'énergie solaire pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène propres, mais la technique est très énergivore et coûteuse.

Les scénarios

Dans l'étude, les chercheurs ont créé de futurs scénarios pour la ville de Los Altos Hills, une communauté de résidents environ 8,000 dans le comté de Santa Clara.

"Los Altos Hills se distingue par une capacité de production solaire exceptionnellement élevée dans le comté avec la plus grande part de véhicules électriques dans l'Etat", explique Felgenhauer.

Les scénarios se sont concentrés sur les années 10 à 20 dans le futur, lorsque les batteries et les véhicules à pile à combustible devraient être beaucoup plus utilisés, et lorsque l'énergie solaire et les électrolyseurs sont compétitifs par rapport au réseau électrique.

Un scénario pour l'année 2035 supposait que les véhicules électriques représenteraient 38 pour cent du parc de véhicules de la ville. Il a également supposé que les véhicules à pile à combustible seraient alimentés par de l'hydrogène produit localement avec l'électricité disponible la moins chère, qu'elle soit produite par le soleil ou obtenue à partir du réseau.

Les données sur Los Altos Hills ont été alimentées par un modèle de calcul développé par le co-auteur Thomas Hamacher, professeur d'ingénierie électrique et informatique à TUM.

«Nous avons fourni des données sur la quantité d'énergie dont Los Altos Hills a besoin tout au long de la journée, ainsi que des données financières sur le coût de construction de nouvelles infrastructures énergétiques», explique Matthew Pellow, ancien chercheur postdoctoral du GCEP à l'Electric Power Research Institute. . "Nous avons inclus le coût de fabrication des panneaux solaires, des électrolyseurs, des batteries et tout le reste. Ensuite, nous avons dit au modèle, compte tenu de notre scénario pour 2035, nous dire le moyen le plus économique de répondre à la demande énergétique totale de la communauté. "

Pour comparer les coûts de chaque scénario à ses avantages climatiques, les chercheurs ont également calculé les émissions de dioxyde de carbone produites dans chaque cas.

Ils ont également évalué les avantages potentiels de l'utilisation de l'infrastructure hydrogène pour stocker de l'énergie propre à utiliser sur demande. Pendant la journée, les électrolyseurs peuvent produire de l'hydrogène à partir de l'énergie solaire excédentaire qui, autrement, serait gaspillée. Cet hydrogène peut être stocké et converti en électricité renouvelable, ou utilisé comme alternative propre au gaz naturel pour chauffer et éclairer les bâtiments.

Effacer les résultats

Les résultats étaient définitifs.

«En termes de coûts globaux, nous avons constaté que les véhicules électriques à batterie sont meilleurs que les véhicules à pile à combustible pour réduire les émissions», explique Felgenhauer. "L'analyse a montré que, pour être compétitifs sur le plan des coûts, les véhicules à pile à combustible devraient avoir un prix beaucoup plus bas que les véhicules à batterie.

"Toutefois, les véhicules à pile à combustible seront probablement beaucoup plus chers que les véhicules à batterie dans un avenir prévisible. Un autre avantage supposé de l'énergie solaire excédentaire stockée dans l'hydrogène n'a pas non plus été pris en compte dans notre analyse. Nous avons constaté que dans 2035, seule une petite quantité de stockage d'hydrogène solaire serait utilisée pour chauffer et éclairer les bâtiments. "

Alors que l'étude portait sur une ville de la région de Bay, les résultats sont pertinents pour de nombreuses communautés de chambres à coucher avec beaucoup de lumière du soleil à travers la Californie, écrivent les auteurs. Ils espèrent analyser de plus vastes réseaux de communautés dans le cadre de futures études et examiner d'autres facteurs susceptibles d'influencer les choix des consommateurs lorsqu'ils décident d'acheter une batterie ou une voiture à pile à combustible.

«Notre objectif est de fournir une analyse objective basée sur les données afin d'informer les décideurs en Californie et ailleurs sur la voie technologique qui sera probablement plus rentable dans la lutte contre le changement climatique», explique M. Pellow.

BMW Group et Stanford GCEP ont financé le travail.

La source: L'Université de Stanford


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