Transport
Les cartouches d’hydrogène portables soulignent l’attrait des FCEV
Les véhicules électriques (VE) sont tous les engouements actuellement. Avec la popularité et l’adoption rapides des VE dans le monde, ils devraient atteindre un volume de marché de $1 084 milliards avant la fin de la décennie.
2021 a été une année importante pour les ventes de VE, qui ont doublé par rapport à 2020 pour atteindre 6,75 millions, puis ont dépassé les 10 millions en 2022. Par ailleurs, les ventes unitaires de VE devraient atteindre 18,84 millions de véhicules d’ici 2029.
Les véhicules électriques, contrairement aux moteurs à combustion interne fonctionnant à l’essence, utilisent des moteurs électriques et des batteries rechargeables pour se déplacer.
Il existe en fait plusieurs types : les VE à batterie, entièrement alimentés par une batterie rechargeable ; les VE hybrides rechargeables, qui utilisent à la fois un moteur à essence traditionnel et un moteur électrique pouvant être rechargé à partir d’une source d’énergie externe ; les VE hybrides, qui combinent un moteur alimenté par batterie et un moteur à combustion interne, et les VE à pile à combustible qui utilisent l’hydrogène pour alimenter le moteur électrique.
Comme tous les VE, les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) utilisent également l’électricité pour alimenter un moteur électrique, mais au lieu d’utiliser une batterie, les FCEV produisent de l’électricité grâce à une pile à combustible alimentée par de l’hydrogène.
Le fonctionnement des FCEV repose sur une pile à combustible comportant deux électrodes : une anode, qui est l’électrode négative, et une cathode, qui est l’électrode positive. Elles sont toutes deux entourées d’un électrolyte. Un combustible tel que l’hydrogène est ensuite introduit à l’anode tandis que l’air est fourni à la cathode.
À l’anode, un catalyseur est utilisé pour séparer les molécules d’hydrogène en électrons et en protons.
Un catalyseur sert à accélérer la réaction chimique, et les scientifiques recherchent un catalyseur qui réduirait le coût de fabrication des piles à combustible à hydrogène. Le platine est le catalyseur le plus courant, suivi d’autres comme le nickel, le palladium et le fer.
Dans les piles à combustible à hydrogène, les électrons circulent à travers un circuit externe pour créer de l’électricité, tandis que les protons traversent la cathode, où ils se combinent avec l’oxygène et les électrons pour produire de l’eau et de la chaleur. Ainsi, une pile à combustible agit comme un convertisseur d’énergie, contrairement à une batterie qui est un dispositif de stockage.
Hydrogen Fuel Cells: Un avenir durable pour les véhicules
Une pile à combustible utilise essentiellement l’énergie chimique de combustibles comme l’hydrogène pour produire de l’électricité de manière efficace et propre. L’hydrogène est l’élément le plus léger, qui libère une abondante énergie en réaction avec l’oxygène et ne produit que de l’eau.
Ce gaz invisible a été présenté comme un carburant propre du futur. Le Hydrogen Council, une initiative mondiale regroupant des membres des principales entreprises d’énergie, de transport et industrielles, considère l’hydrogène non seulement comme une propulsion durable pour les véhicules à l’avenir, mais aussi comme une source d’énergie propre pour le chauffage et l’électricité.
Cependant, tout l’hydrogène n’est pas propre. Le « hydrogène vert » à zéro émission provient en réalité de l’électrolyse, où l’eau est séparée en hydrogène et en oxygène à l’aide d’une électricité propre.
En utilisant de l’hydrogène propre, les piles à combustible peuvent atteindre des émissions nulles ou très faibles et contribuer à relever les défis climatiques. Puisque les piles à combustible à hydrogène ne produisent aucune émission nocive, elles éliminent les coûts liés à la manipulation et au stockage de matériaux toxiques. De plus, elles fonctionnent silencieusement et ne libèrent aucun polluant atmosphérique contribuant aux problèmes de santé.
Comparées aux batteries et aux générateurs à combustion interne, les piles à combustible permettent également d’économiser de l’argent en éliminant le besoin de changer, de charger et de gérer les batteries. Un entretien simple et moins de visites sur site réduisent encore davantage les coûts opérationnels.
Par rapport aux technologies traditionnelles basées sur la combustion, les piles à combustible fonctionnent également à des rendements plus élevés. En convertissant directement l’énergie chimique du combustible en énergie électrique, les piles à combustible peuvent atteindre de hauts rendements.
Selon le Département de l’Énergie des États‑Unis, l’efficacité énergétique des piles à combustible à hydrogène se situe entre 40 % et 60 % contre 25 % pour un moteur à combustion interne typique d’une voiture.
De plus, les voitures à hydrogène offrent une expérience de conduite similaire à celle des voitures électriques, et elles se rechargent rapidement en remplissant leurs réservoirs d’hydrogène. Elles disposent également d’une autonomie comparable à celle des autres véhicules électriques dotés de grandes batteries. Cela place la disponibilité et la flexibilité des FCEV au même niveau que celles d’une voiture ordinaire.
L’énergie produite par les piles à combustible à hydrogène peut réellement être utilisée pour alimenter tout, des drones et véhicules commerciaux aux bâtiments industriels, commerciaux et résidentiels. En tant que source d’énergie fiable et propre, cette technologie voit un nombre croissant d’applications.
Si l’on examine les statistiques concernant les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV), ils ont connu une hausse de 40 % en 2022 par rapport à l’année précédente, avec plus de 72 000 FCEV signalés sur les routes du monde, selon le nouveau rapport Global EV Outlook 2023 de l’International Energy Agency (IEA).
Cependant, les ventes mondiales ont chuté de plus de 30 % en 2023, avec seulement 14 451 véhicules à pile à combustible vendus dans le monde en 2023, contre 20 704 en 2022. Ce ralentissement a été entraîné par la Corée du Sud, où les ventes de FCEV ont baissé jusqu’à 55,2 %.
Parallèlement, la Chine a enregistré une croissance modeste et est devenue le plus grand marché mondial de FCEV, selon le cabinet de conseil coréen SNE Research.
Le gouvernement chinois vise en fait à construire au moins 1 200 stations de ravitaillement en hydrogène à travers le pays d’ici l’an prochain, ce qui l’aidera à maintenir son avance, tout comme le pays domine le secteur des VE. La Chine produit près de les deux tiers des VE mondiaux et plus des trois quarts des batteries de VE.
L’Observatoire européen de l’hydrogène a quant à lui indiqué que l’Allemagne comptait le plus grand nombre d’enregistrements et de flottes de FCEV en 2023, suivie de la France.
En ce qui concerne les types de véhicules, les voitures particulières sont les FCEV les plus enregistrés et ont connu la plus forte augmentation d’activité ces dernières années. Les bus et camions FCEV deviennent également plus courants, avec 464 bus et 215 camions en 2023.
The Challenges Facing Fuel Cell Electric Vehicles
The International Energy Agency believes that hydrogen will account for 16% of road transport in 2050.
L’infrastructure, cependant, pose problème car l’hydrogène est ravitaillé via des pompes spéciales. Par exemple, il n’existe que 178 stations de remplissage d’hydrogène en Europe, dont la moitié se trouvent uniquement en Allemagne. Au Royaume‑Uni, il y a environ neuf stations d’hydrogène contre 31 000 emplacements de recharge publics.
Cela dit, l’infrastructure s’étend lentement. De plus, une infrastructure combinant stations de recharge électrique et stations de ravitaillement en hydrogène s’avère moins coûteuse qu’une infrastructure purement électrique.
Le coût est un autre facteur limitant l’adoption des voitures à hydrogène. Les quelques modèles à pile à combustible actuellement disponibles sur le marché coûtent plus cher que les VE à batteries ou les moteurs à combustion interne.
L’une des raisons pour lesquelles les voitures à hydrogène sont plus chères est le coût du platine, qui agit comme catalyseur. Cependant, la quantité de métal précieux nécessaire aux piles à combustible automobiles a été réduite de façon significative, et les scientifiques recherchent également des alternatives économiques.
En ce qui concerne le coût du carburant, il est à peu près équivalent à celui des véhicules à combustion et devrait diminuer à mesure que la production d’hydrogène augmentera mondialement, ce qui est actuellement prévu.
Actuellement, de nombreuses grandes entreprises automobiles espèrent que l’hydrogène remplacera la batterie comme technologie de choix pour atteindre zéro émission.
Cela inclut Oliver Zipse, le PDG de BMW, qui a qualifié l’hydrogène de « pièce manquante du puzzle lorsqu’il s’agit de mobilité sans émission ». Bien que le constructeur allemand investisse massivement dans la technologie des batteries, il teste également une voiture à pile à combustible BMW iX5 Hydrogen, qui utilise les piles à combustible de Toyota.
Le constructeur automobile ne considère pas les FCEV comme un concurrent des voitures électriques à batterie ; il les voit plutôt comme complémentaires.
“Une technologie à elle seule ne suffira pas à permettre une mobilité climatiquement neutre dans le monde.”
– Zipse a déclaré l’année dernière
Selon l’entreprise, les véhicules à hydrogène constitueront une solution adaptée à ceux qui ont besoin d’une grande flexibilité et qui voyagent beaucoup. BMW explore également l’utilisation de la technologie hydrogène dans la production et la logistique.
Le Toyota (TM ) Akio Toyoda est un autre fervent défenseur des piles à combustible à hydrogène, qui a déclaré le mois dernier qu’il estime que la part des voitures à batterie culminera à 30 % tandis que l’hydrogène, avec les moteurs à combustion traditionnels, composera le reste.
Le principal constructeur automobile propose la Mirai comme sa voiture à hydrogène, largement disponible au public.
Malgré tout l’intérêt et le développement, un autre problème des FCEV est l’accès facile à de l’hydrogène propre. Toyota a également reconnu que l’hydrogène dans les voitures n’a « pas encore réussi » en raison du manque d’approvisionnement, selon son responsable technique, Hiroki Nakajima.
Cependant, les choses pourraient bientôt changer alors que Toyota dévoile ses batteries à pile à combustible hydrogène révolutionnaires qui peuvent être échangées.
Toyota’s Breakthrough: Portable Hydrogen Cartridges
At the Japan Mobility Show Bizweek 2024, Toyota Motor Corp (TM ) displayed its portable hydrogen cartridges to the world, and the auto manufacturer aimed to change the world of FCEVs by providing swappable power for these vehicles.
Source: Toyota
L’événement, qui se déroule du 15 au 18 octobre au Makuhari Messe dans la préfecture de Chiba, accueille des startups de mobilité travaillant pour un avenir durable. Lors de cet événement, Toyota a présenté sa technologie liée à la neutralité carbone.
L’entreprise poursuit la neutralité carbone grâce à une approche multi‑voies, incluant la réalisation d’une société de l’hydrogène et la gestion des énergies renouvelables. Ces deux efforts contribuent à stabiliser l’approvisionnement énergétique et à réduire l’impact environnemental.
Les cartouches d’hydrogène portables sont l’une des principales innovations de Toyota, dont la capitalisation boursière s’élève à 267,8 milliards de dollars, les actions s’échangeant à 169,55 $, en baisse de 7,54 % depuis le début de l’année. Le constructeur a présenté son prototype fonctionnel pour la première fois en 2022 via sa filiale axée sur la technologie de mobilité, Woven.
(TM )
Ces grosses cartouches d’hydrogène ressemblent à de grandes piles AA que vous branchez simplement dans votre voiture pour fournir de l’énergie. Une fois leur énergie épuisée, vous pouvez les remplacer par une nouvelle cartouche afin de garder vos voitures et appareils en fonctionnement.
Plus important encore, Toyota a réduit la taille et le poids de ces réservoirs, ce qui permet de les porter à la main. Auparavant, ces réservoirs d’hydrogène étaient trop volumineux et difficiles à manipuler. L’entreprise a déclaré:
“Ils sont conçus pour rendre l’hydrogène une source d’énergie familière et sûre, utilisable dans de nombreuses situations quotidiennes.”
Alors que la fabrication de voitures à hydrogène et, par conséquent, leur utilisation restent extrêmement faibles, maintenant que Toyota a résolu un problème majeur de ces véhicules, il est possible que les voitures à hydrogène gagnent en popularité et, avec le temps, dépassent même les véhicules électriques à batterie.
Cela n’est pas tout. Lors de l’événement, Toyota a également présenté une voiture de course non standard fonctionnant à l’hydrogène. L’entreprise a commencé à faire courir sa GR Corolla, fonctionnant à l’hydrogène gazeux, il y a trois ans, et depuis l’an dernier, elle participe à des courses d’endurance au Japon et à l’étranger.
En plus d’inciter les constructeurs automobiles à adopter les véhicules à hydrogène, Toyota prévoit de nombreuses autres utilisations pour ses cartouches d’hydrogène portables.
Un aspect intéressant de ce nouveau développement est que ces cellules peuvent également être utilisées pour alimenter votre domicile. Elles peuvent même fournir de l’hydrogène à brûler pour la cuisine, pour quoi Toyota s’est associé à Rinnai Corporation et a démontré un cuiseur conceptuel qui fait exactement cela.
En fait, Toyota prévoit de travailler avec des entreprises pour commercialiser ses cartouches et explorer leurs diverses applications. Dans son communiqué de presse officiel, l’entreprise a déclaré:
“(Il) vise à trouver des correspondances avec les technologies et les idées de diverses entreprises et startups sous divers angles, incluant à la fois la fourniture de services et le développement et la vente d’appareils utilisant des cartouches d’hydrogène portables.”
Avec cette initiative, le constructeur automobile, qui est également actif dans la finance et d’autres secteurs, « renforcera davantage ses efforts pour utiliser les cartouches d’hydrogène portables et contribuera à créer une société de l’hydrogène ».
Leading Players in the Fuel Cell Electric Vehicle Market
Now, if we look at some of the most prominent names in the Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) sector, Plug Power (PLUG ) has been among the leading ones. The company has produced fuel cell-powered forklifts and expanded into green hydrogen production and distribution, however, its shares are currently down 54.22% YTD as they trade at $2.08. Click here to learn all about investing in Plug Power.
(PLUG )
Then there’s Ballard Power Systems (BLDP ), which focuses on fuel cell solutions for buses, trucks, and other heavy-duty vehicles. Its shares are also down 55.95% as it trades at $1.66, much like Nikola Corporation (NKLA ), whose shares are down 83.81%. Its Truck business unit uses both FCEV and BEV technology.
(BLDP )
Now, let’s take a deeper look into the company whose stocks have performed well this year.
#1. Cummins Inc. (CMI )
Trading at $332.68 at the time of writing, Cummins shares have seen an increase of 38.87% this year. With that, the company has a market cap of $45.59 billion while having an EPS (TTM) of 3.79, a P/E (TTM) of 24.13, an ROE (TTM) of 19.55%, and a dividend yield of 2.19%.
Traditionally known for its diesel engines, Cummins has also made significant investments in hydrogen technology, including fuel cells for commercial vehicles. For Q2 2024, the company reported record revenues of $8.8 billion and net income of $726 million. EBITDA in the quarter was 15.3% of sales, while diluted EPS was $5.26.
(CMI )
Through its acquisition of Hydrogenics in 2019 for $290 million, Cummins has been pushing forward with hydrogen fuel cell solutions for buses, trucks, and other heavy-duty vehicles. In 2023, the company also announced the buyout of Air Liquide’s 19% interest in Hydrogenics, which Cummins said “reinforces its commitment to these technologies and the increasing importance they will play in creating value for all stakeholders and decarbonizing our world.”
Back in 2022, Cummins started providing proton exchange membrane (PEM) fuel cell systems to Scania, a world-leading provider of trucks and buses for heavy transport applications, for use in 20 FCEV. This collaboration on hydrogen began in 2020 when Scania’s four electric trucks, powered by Cummins’ fuel cell systems, started operating as part of a pilot project with Norway’s largest grocery wholesaler ASKO.
Earlier this year, the company announced the integration of advanced software and electronics in BEVs and FCEVs to optimize performance, improve safety, and help make the transportation industries more sustainable. Cummins’ zero-emissions business segment Accelera also launched new versions of its hydrogen fuel cell engines. FCE300 and FCE150 fuel cell engines offer advanced durability, improved system efficiency, and increased power density for larger systems.
“Through constant innovation, real-world testing in the field, and collaboration with customers and partners to tailor solutions, we continue to improve our next-generation technologies, helping accelerate adoption and the shift to zero.”
– Amy Davis, President of Accelera
Conclusion
The colorless, tasteless, odorless, and flammable gaseous substance, Hydrogen, showcases great potential as an energy carrier of the future. Its storage and transport capability particularly makes hydrogen suitable for use in a wide variety of applications.
Dans l’industrie automobile, grâce à son efficacité élevée et à son profil énergétique propre, la technologie des piles à combustible à hydrogène représente une alternative convaincante aux VE à batterie. Plus important encore, cette énergie propre ultime n’émet aucun CO₂ lors de son utilisation, et ses émissions de CO₂ peuvent être encore davantage réduites pendant le processus de production en utilisant des sources d’énergie renouvelables comme le solaire et l’éolien.
Bien que l’adoption des FCEV rencontre des défis, des innovations comme les cartouches d’hydrogène portables de Toyota pourraient ouvrir la voie à une utilisation plus large. Ainsi, on peut s’attendre à ce que l’hydrogène apporte une contribution de plus en plus importante à la mobilité durable.
