L’Empa ouvre la voie de la mobilité à l’hydrogène

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La mobilité à l’hydrogène en Suisse s’accélère. Le démonstrateur de mobilité "move", que l’Empa a ouvert à Dübendorf il y a environ trois ans avec le soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) et de divers partenaires industriels, a posé une pierre angulaire importante à cette fin et n’a cessé de se développer depuis lors. L’objectif n’est rien de moins que la décarbonisation de la mobilité future - grâce à des carburants renouvelables comme l’hydrogène.

A quoi ressemble une mobilité entièrement basée sur les énergies renouvelables - C’est dans cette optique que les chercheurs de l’Empa ont lancé la plate-forme de recherche et de démonstration "move" en 2015, en collaboration avec des partenaires du secteur public et de l’industrie. Conçu comme la station de charge et de remplissage du futur, "move" peut être utilisé pour le ravitaillement de véhicules électriques, à hydrogène et à gaz. La base de la production des combustibles est fournie temporairement par l’électricité excédentaire, par exemple par des systèmes photovoltaïques, qui, autrement, ne peuvent pas être utilisés directement. Pour les véhicules électriques, l’électricité est temporairement stockée dans une batterie et est également disponible la nuit aux points de charge. Pour les véhicules à hydrogène, une usine d’électrolyse transforme l’électricité en hydrogène, connu sous le nom de concept "power-to-gas" (PtG ; voir encadré). Dans une étape ultérieure, l’hydrogène pourrait ensuite être converti avec du dioxyde de carbone (CO2), dans un catalyseur, en méthane (CH4), le principal composant du gaz naturel et du biogaz.

Dans le cadre de "move" et avec le soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), H2 Energy et Hyundai, les deux premières des stations-service à hydrogène 700 bar en Suisse, pour voitures privés, ont été construites ; la première a été mise en service en octobre 2016 au "move" ; un mois après, la deuxième station-service, construite par Coop et H2 Energy, à Hunzenschwil a suivi.

Avec la création et l’exploitation pionnière des premières stations-service d’hydrogène et la recherche connexe, l’Empa a posé, avec tous ses partenaires "move" , la première pierre de diverses initiatives visant à développer la mobilité à l’hydrogène en Suisse. Il y a quelques mois, Hyundai a annoncé qu’elle livrerait un total de 1000 camions à pile à combustible en Suisse dans les années à venir. En outre, l’association de promotion "H2 Mobility Switzerland" a été fondée l’année dernière et est soutenue par H2 Energy en tant que conseil. L’objectif est un réseau national de stations-service hydrogène en Suisse. Les résultats des premières années de fonctionnement des deux stations de remplissage d’hydrogène existantes sont d’une valeur inestimable pour le développement de ce réseau.

Au niveau national et international, cependant, des questions subsistent en ce qui concerne la capacité d’étalonnage et la mesure de la qualité dans les stations de remplissage d’hydrogène. La détermination de la masse exacte et donc la facturation de l’hydrogène ravitaillé est encore trop imprécise. Dans le cadre de "move", l’Institut Fédéral de Métrologie (METAS) a donc développé un nouveau dispositif d’étalonnage. Cet appareil d’étalonnage et les mesures effectuées à l’Empa constituent aujourd’hui une base précieuse pour la poursuite des recherches dans le cadre d’un projet européen auquel participent plusieurs instituts métrologiques de différents pays.

Outre la mise en oeuvre technique et l’expérience acquise dans l’exploitation des stations-service à hydrogène, les chercheurs de l’Empa s’attachent désormais également à clarifier les questions de réglementation et de sécurité. Par exemple, l’intégration d’une station de remplissage d’hydrogène dans des stations de remplissage existantes doit surmonter un certain nombre d’obstacles. La sécurité dans une station-service étant une priorité absolue, des zones de sécurité suffisantes autour des pompes individuelles sont nécessaires. Néanmoins, les propriétés du réservoir doivent être aussi compactes que possible et donc aussi peu encombrantes que possible. La réglementation actuelle entraîne des adaptations coûteuses des composants conventionnels des stations-service lorsqu’une pompe à hydrogène est installée à proximité immédiate. "C’est pourquoi, en collaboration avec la Suva, nous avons étudié les possibilités techniques afin de garantir la sécurité malgré l’encombrement réduit", explique Urs Cabalzar, chef de projet de "move".

L’une de ces possibilités est un test d’étanchéité normalisé avant chaque ravitaillement en hydrogène. "Ceci peut être utilisé pour déterminer s’il y a une fuite dans le système de ravitaillement entre le distributeur et les réservoirs du véhicule. Dans un tel cas, le ravitaillement en carburant ne serait pas libéré ", explique Cabalzar. Des tests et des calculs approfondis sur les systèmes existants ont montré dans quelles conditions un test d’étanchéité fonctionne de manière fiable. "L’intégration des pompes à hydrogène dans les stations-service conventionnelles s’en trouve grandement facilitée", explique le chercheur de l’Empa.

"D’une manière générale, le processus d’homologation des stations-service à hydrogène est encore très confus, tant pour les constructeurs de stations-service que pour les autorités et les organismes spécialisés concernés", explique Urs Cabalzar. Les résultats de la construction et de l’exploitation des stations-service d’hydrogène à Dübendorf et Hunzenschwil sont maintenant intégrés dans une directive qui explique étape par étape le processus d’approbation des stations-service d’hydrogène et sera bientôt disponible. La directive sera élaborée en collaboration avec l’Association des compagnies cantonales d’assurance incendie (VKF), la Suva et d’autres autorités et organismes spécialisés, et sera donc largement soutenue et acceptée.