Comment l’ingénierie révolutionne la mobilité urbaine

Comment l’ingénierie révolutionne la mobilité urbaine

Transports publics propres, vélos, trotinettes partagées, hydrogène, avenir de l’électrique… les nouvelles mobilités sont au coeur de la réinvention des villes et répondent à des enjeux écologiques majeurs. L’ingénierie joue un rôle essentiel dans l’innovation. Quelques semaines seulement après la sortie de la 1ère partie du rapport du Groupe d’expert Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC), le sujet est plus que jamais d’actualité. Le GIEC s’est concentré sur les aspects scientifiques du système climatique. Deux autres rapports sortiront l’année prochaine sur les vulnérabilités de nos systèmes socio-économiques aux changements climatiques, ainsi que sur les solutions envisageables pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Le constat du GIEC est sans concession sur notre responsabilité dans le réchauffement climatique et sur les évolutions à venir. En 2021 déjà, les effets du réchauffement se font sentir avec des températures moyennes supérieures de 1°C à la période 1850-1900. Si nos émissions continuent sur un rythme similaire, la température pourrait augmenter d’en moyenne 2.4°C d’ici 2050 par rapport aux valeurs de 1850-1900, voire de 4.4°C à l’horizon 2100 (selon le scénario RCP 8.5). Face à ce constat, les zones urbaines où la majeure partie de la population se concentre se retrouvent au cœur de ces préoccupations climatiques. Les voitures, et plus généralement les moteurs thermiques, sont les principaux responsables de la pollution en ville, de la congestion mais aussi du bruit, et participent à créer les îlots de chaleur qui se multiplient en été. Pour rendre les villes plus habitables et améliorer la qualité de vie d’une population urbaine toujours plus importante, il est essentiel de repenser nos rapports à la mobilité urbaine...
L’hydrogène : le futur du véhicule électrique ?

L’hydrogène : le futur du véhicule électrique ?

La Toyota Miraï sortie en 2014 est le premier véhicule grand public à inclure une pile à combustible et un réservoir d’hydrogène gazeux à 700 bar. Avec une autonomie de 500km par plein, émettant uniquement de l’eau et de la chaleur comme sous-produits, une recharge en quelques minutes et la capacité d’embarquer encore plus d’hydrogène, au premier coup d’œil la voiture électrique à l’hydrogène a tout pour séduire l’industrie automobile.  Pour le particulier, la solution semble séduisante, c’est au niveau de la filière automobile entière que le bât blesse.   Est-il intéressant de remplacer le parc automobile actuel ?  Pour mieux comprendre la problématique, il faut encore une fois regarder en amont de la chaîne d’approvisionnement.  Actuellement, 95% de l’hydrogène produit dans le monde l’est à partir du vaporeformage de méthane, processus émetteur de gaz à effet de serre comme le CO2. On estime que ce procédé émet 9 kg CO2 pour produire 1 kg d’hydrogène. La combustion de carburant fossile comme l’essence ou le diesel émet également du CO2. Pour produire la même énergie que le kilogramme l’hydrogène, il faut 3.3kg de diesel dont la combustion engendre des émissions de 9.5 kg CO2, très proche de la valeur obtenue pour l’hydrogène¹.  On constate qu’avec la production actuelle, l’hydrogène ne permet pas de gain significatif en terme d’émission de CO2 par rapport au diesel. L’utilisation du diesel dans un moteur à combustion émet cependant d’autres émissions comme des oxydes d’azote (NOx)s et des particules fines qu’une pile à combustible n’émet pas. D’un point de vue émission de gaz à effet de serre, le gain de l’utilisation de l’hydrogène reste cependant faible.   Dans le cas de l’hydrogène cependant, la capacité d’amélioration est supérieure car l’émission de CO2 est centralisée là où se trouve la production d’hydrogène alors que pour un moteur diesel, cette même émission est décentralisée (elle se trouve en sortie du pot d’échappement). Dans le cas...
Quelles technologies pour le stockage de l’hydrogène dans le naval ?

Quelles technologies pour le stockage de l’hydrogène dans le naval ?

En juillet 2020, la Commission Européenne a affirmé sa volonté de promouvoir une économie hydrogène. Combiné avec l’introduction du concept d’avions ZEROe d’Airbus, l’hydrogène a plus que jamais le vent en poupe.  Au-delà des attentes dans le domaine aéronautique, l’hydrogène intéresse d’autres secteurs comme le naval, régulièrement épinglé pour la pollution engendrée par ses plus gros navires.  Dans le domaine naval, l’hydrogène promet également une diminution des émissions de CO2 et une diminution de la pollution née du recours aux carburants fossiles comme le fioul lourd utilisé, entre autres, par les plus gros navires.  L’industrie navale fait actuellement appel à une grande variété de combustibles allant du SP98 au fioul lourd en passant par des « diesels marine léger » (DML)[1]. Le fioul lourd est particulièrement visé car sa combustion engendre des émissions de particules fines et de dioxyde de soufre SO2, responsable de pluies acides et de maladies pulmonaires.  Ces dernières années, les nouvelles régulations essayent de diminuer l’utilisation de ce combustible, tout en ouvrant la voie à d’autres alternatives comme le gaz naturel liquide, le méthanol ou encore l’hydrogène[2]. Comme pour le kérosène des avions, l’hydrogène pourrait ainsi être amené à remplacer une partie des combustibles utilisés dans l’industrie marine dans les décennies à venir.  De même que pour le domaine aéronautique, hormis la production de l’hydrogène, le plus grand verrou technologique sera l’implémentation de systèmes de stockage de l’hydrogène pour assurer une autonomie suffisante à l’utilisation.  Le domaine naval bénéficie de contraintes de masse amoindries par rapport au domaine aéronautique, mais il subit les mêmes limitations technologiques au niveau du stockage. Pour aller plus loin,  nous vous invitons...
Les industriels et les technologies de l’hydrogène

Les industriels et les technologies de l’hydrogène

Le 8 Juillet 2020, l’union Européenne a appelé de ses vœux la création d’une économie de l’hydrogène. À l’heure d’une nouvelle crise énergétique et environnementale, les promesses de l’hydrogène sont en effet nombreuses : énergie propre et renouvelable, décarbonisation de secteurs entiers, émergence de nouvelles mobilités moins polluées et autonomie énergétique. Ces promesses doivent être supportées par les technologies ad-hoc.    La pile à combustible : technologie ancienne ?  Pour transformer ces promesses en réalité, il y a cependant de nombreux verrous industriels à lever. La fabrication et l’utilisation de l’hydrogène ne date toutefois pas d’hier, l’élément est découvert (formellement) au XVIIème siècle et la pile à combustible (PàC) permettant de transformer l’hydrogène en électricité est inventée en 1838 par Francis Bacon.   Pourtant, si le principe de fonctionnement est resté le même, les technologies d’hier et d’aujourd’hui sont bien différentes et de nombreux industriels cherchent encore à l’améliorer pour réaliser les promesses de l’hydrogène susmentionnées. La diminution de la quantité de platine dans une PàC (il y a actuellement une quantité similaire de platine dans une PàC pour automobile et dans un pot d’échappement, et la tendance est toujours à la diminution) est une des réussites permettant à la fois de réduire l’utilisation d’un élément rare et de réduire le coût de la PàC.  Les autres point cruciaux pour les industriels sur les PàC sont la densité de puissance (autour de 3 kW/kg[2]), qu’il convient d’augmenter le plus possible pour des applications embarquées (aéronautique par exemple), ainsi que la durée de vie pour atteindre des utilisations de plus 10 000h – 20 000h.  Le stockage au cœur des verrous technologiques  L’autre élément crucial dans le développement de l’économie de stockage est le réservoir. Qu’il stocke de l’hydrogène à haute pression ou basse température (ou les deux à la fois), de nombreux verrous technologiques et économiques existent. Les réservoirs haute pression réalisés en composite sont actuellement très coûteux (environ...
Le stockage de l’hydrogène pour l’industrie navale

Le stockage de l’hydrogène pour l’industrie navale

Le développement de nouvelles sources d’énergie et de nouvelles technologies de stockage est un élément clé pour une mobilité navale plus écologique.  En outre, l’impact stratégique de nouveaux vecteurs énergétiques tels que l’hydrogène ou le méthanol a déjà été démontré dans le domaine maritime avec le système de propulsion indépendant de l’air (Air Independent Propulsion) de Naval Group. Dans le contexte actuel de décarbonation des mobilités et avec la volonté de l’Union Européenne de développer la production d’hydrogène vert à l’horizon 2030, Ametra Group renforce son expertise pour proposer des solutions pour la conception de système de stockage d’hydrogène pour l’industrie navale.  Dans le but de proposer un éventail toujours plus large de services, Ametra travaille en parallèle à l’étude de l’intégration de piles à combustibles sur des navires et à la valorisation de ses sous-produits pour, par exemple, réaliser de la cogénération (électricité / chaleur) ou récupérer de l’eau pure facilement valorisable à bord d’un navire. Une approche nouvelle Parmi ces nouvelles études, l’utilisation de jumeaux numériques (Digital Twins) est prometteuse. Élément clé de l’industrie 4.0, un jumeau numérique est une version numérique de l’état d’utilisation actuel d’un équipement qui prend en compte son historique de fonctionnement (accidents, pannes passées etc.). Le jumeau numérique est ainsi un modèle physique de l’équipement nourri par des données de l’équipement réel (son jumeau réel). Ces jumeaux numériques permettent à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique (Machine Learning) de prévoir les maintenances à venir, c’est la maintenance prédictive. Elle permet de prévenir des défaillances futures, d’estimer la durée de vie restante et in fine d’optimiser au mieux l’investissement dans le système et la continuité...
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