L'eau et l'électricité sont produites comme sous-produits de l'interaction chimique entre l'hydrogène gazeux et l'oxygène à l'intérieur d'une pile à combustible, qui alimente les piles à combustible à hydrogène.
Alors que beaucoup pensaient que l'hydrogène allait engendrer une révolution énergétique propre dans les années 1990 et au début des années 2000 , ce nouvel univers de l'énergie hydrogène ne s'est jamais concrétisé. Les infrastructures constituent un obstacle majeur au développement de la plupart des nouvelles sources d'énergie.
Le coût élevé de production, l'efficacité de fabrication et de production médiocre, ainsi que les besoins difficiles en matière de stockage et de transport ont empêché l'utilisation généralisée des piles à combustible à hydrogène dans les voitures de tourisme.
Pour ceux qui peuvent se permettre l’infrastructure nécessaire pour la soutenir, la pile à combustible à hydrogène est plus adaptée aux applications industrielles. Les avantages et les inconvénients de l’utilisation de piles à combustible à hydrogène pour alimenter les équipements de manutention seront abordés dans cet article.
Avantages et inconvénients du carburant hydrogène
| S / No. | Les avantages du carburant hydrogène | Les inconvénients du carburant hydrogène |
| 1. | Polyvalence d'utilisation Les piles à combustible à hydrogène seront en mesure de fournir de l’énergie pour diverses applications fixes et mobiles à mesure que la technologie se développera. Les véhicules fonctionnant à l’hydrogène ne sont qu’un exemple ; Les produits plus petits comme les articles ménagers et les systèmes de chauffage à plus grande échelle pourraient également utiliser de l’hydrogène. Contrairement à l'alimentation basée sur batterie, qui évolue de manière linéaire en fonction de la masse, la capacité de stockage d'énergie (c'est-à-dire le réservoir de carburant) et la taille du moteur sont découplées dans les centrales thermiques, offrant ainsi une liberté de conception significative. | Extraction d'hydrogène L'élément le plus abondant dans l'univers, l'hydrogène, est un gaz inerte qui doit être extrait du carbone. combustibles fossiles ou récupéré de l'eau par électrolyse. Ces deux opérations nécessitent une quantité d’énergie importante pour être réalisées. En plus d’être coûteuse, cette énergie peut être supérieure à celle obtenue à partir de l’hydrogène lui-même. De plus, cette extraction nécessite généralement l’utilisation de combustibles fossiles, ce qui compromet les qualités environnementales de l’hydrogène en l’absence de CSC. |
| 2. | Longues durées d'utilisation Les piles à combustible à hydrogène permettent d'économiser davantage en termes de temps d'utilisation. Un véhicule à hydrogène peut parcourir 300 miles, soit la même distance qu’un véhicule à combustible fossile. C’est mieux que ce que proposent déjà les véhicules électriques (VE), qui sont de plus en plus développés avec des unités de puissance à pile à combustible comme « prolongateurs d’autonomie ». De plus, la température extérieure a peu d’effet sur les piles à combustible à hydrogène et elles ne se dégradent pas dans les climats froids. L’avantage est amplifié lorsqu’il est combiné avec les périodes de recharge rapides. | Un investissement est requis Des investissements sont nécessaires pour développer les piles à combustible à hydrogène au point où elles constituent une source d’énergie véritablement pratique. Pour faire progresser et faire mûrir la technologie, il faut également faire preuve de volonté politique pour consacrer le temps et les ressources nécessaires au développement. Pour le dire simplement, la difficulté mondiale dans le développement de l’énergie hydrogène omniprésente et durable est de trouver le moyen le plus économique de créer la chaîne « offre et demande » pièce par pièce. |
| 3. | Plus grande résistance et efficacité énergétique par rapport aux combustibles fossiles La technologie des piles à combustible à hydrogène fournit une source d’énergie très dense et efficace. De tous les carburants courants, l’hydrogène a la teneur énergétique la plus élevée. L’hydrogène gazeux et liquide à haute pression a une densité énergétique volumétrique comparable à celle du gaz naturel et environ trois fois supérieure à la densité énergétique gravimétrique (environ 120 MJ/kg) du GNL et du diesel. | Coût des matières premières Étant donné que les métaux précieux comme l'iridium et le platine sont fréquemment nécessaires comme catalyseurs dans certains types d'électrolyseurs d'eau et de piles à combustible, le coût initial des piles à combustible peut être élevé. Certaines personnes se sont abstenues d’investir dans la technologie des piles à combustible à hydrogène en raison de son coût exorbitant. Pour faire des piles à combustible à hydrogène une source de carburant pratique pour tous, ces dépenses doivent être réduites. |
| 4. | Très efficace par rapport à d’autres sources d’énergie Comparativement à de nombreuses autres sources d'énergie, dont de nombreuses options d'énergie verte, les piles à combustible à hydrogène sont plus efficaces. Grâce à ce rendement énergétique, plus d’énergie peut être produite pour chaque livre de carburant utilisé. Par exemple, l’efficacité de la production d’électricité à l’aide de centrales électriques à combustion conventionnelles varie de 33 à 35 %, tandis que les piles à combustible à hydrogène peuvent atteindre jusqu’à 65 %. De même, les piles à combustible à hydrogène dans les voitures réduisent la consommation de carburant de 50 % tout en utilisant 40 à 60 % de l’énergie contenue dans le carburant. | Les questions de réglementation Les obstacles concernent également les questions juridiques concernant la structure qui spécifie les modèles de déploiement commercial. En l’absence de cadres réglementaires bien définis facilitant la compréhension des coûts et des revenus, les entreprises commerciales peuvent rencontrer des difficultés pour parvenir à une décision d’investissement financier (FID). |
| 5. | Pratique pour les transports lourds et les trains La propulsion à hydrogène étant encore relativement nouvelle, les transports lourds et les chemins de fer sont deux secteurs pour lesquels il peut être pratique de l'utiliser dès maintenant. Si des batteries électriques étaient utilisées à la place du moteur à combustion dans ces véhicules, les batteries devraient être très volumineuses, lourdes et prendre beaucoup de temps à charger. À l’inverse, l’hydrogène présente les avantages d’un système de propulsion plus compact, d’un ravitaillement rapide et d’une longue autonomie. Elle peut être rechargée sur les quais des axes autoroutiers les plus utilisés par les flottes de poids lourds, sans nécessiter la construction d'un réseau de distribution capillaire, ni dans toutes les grandes gares ferroviaires. | Coût total À l’heure actuelle, les piles à combustible à hydrogène coûtent plus cher par unité de puissance que d’autres sources d’énergie, comme Panneaux solaires. Même si l’hydrogène est plus efficace une fois créé, son coût constitue désormais un obstacle à son utilisation généralisée. Cela peut changer à mesure que la technologie progresse. Une adoption généralisée est actuellement improbable en raison de l’impact de cette dépense sur les dépenses futures, comme le coût des automobiles fonctionnant à l’hydrogène. L’utilisation de piles à combustible à hydrogène coûte plus cher que l’utilisation d’autres sources d’énergie en raison de la complexité du processus de fabrication de l’hydrogène combustible. Les gestionnaires de flotte doivent s'assurer que les économies substantielles de main d'œuvre réalisées grâce à l'acide plomb compensent les coûts d'infrastructure et d'hydrogène lorsqu'ils décident quelle source d'énergie inclure dans les équipements de manutention. |
| 6. | Utilisé pour alimenter les vaisseaux spatiaux La puissance et l’efficacité de l’énergie hydrogène en font le carburant idéal pour les engins spatiaux. En raison de son immense puissance, les vaisseaux spatiaux peuvent être rapidement lancés pour des missions d'exploration. C’est également la source d’énergie la plus sûre à utiliser pour une tâche qui demande beaucoup d’énergie. En réalité, l’énergie hydrogène est trois fois plus puissante que les carburants dérivés de combustibles fossiles comme l’essence. Idéalement, cela signifie utiliser moins d’hydrogène pour accomplir une tâche énorme. De plus, il fournit une force motrice pour les véhicules, les bateaux, les automobiles et les applications de piles à combustible fixes ou portables. Le fait qu’il soit pratiquement impossible de stocker l’hydrogène dans des réservoirs cryogéniques ou à haute pression constitue un inconvénient de l’utilisation de l’hydrogène dans les automobiles. | Stockage d'hydrogène L’hydrogène nécessite un stockage et un transport plus sophistiqués que les combustibles fossiles. Cela suggère que l’utilisation de piles à combustible à hydrogène comme source d’énergie peut entraîner des dépenses supplémentaires. Bien que l’hydrogène puisse être conservé sous forme liquide à des températures cryogéniques ou sous forme de gaz dans des réservoirs à haute pression, il ne peut être conservé que sous forme gazeuse pour être utilisé dans les piles à combustible des chariots élévateurs. L’énergie est perdue tout au long du processus de stockage de l’hydrogène, quelle que soit la méthode. Environ 13 % de l’énergie totale de l’hydrogène doit être utilisée pour le comprimer ; et liquéfiez-le pour perdre environ 40% de son énergie. Les métaux peuvent se corroder si l’hydrogène gazeux parvient à s’échapper de son confinement. Par conséquent, ces métaux contaminés peuvent devenir cassants et plus susceptibles de se briser. Les entreprises qui utilisent actuellement l’hydrogène ont deux options : si elles ont besoin de plus grandes quantités de carburant, elles doivent construire une usine, ou elles peuvent se faire fournir de l’hydrogène gazeux via des remorques tubulaires. |
| 7. | Temps de charge rapides Par rapport aux véhicules électriques alimentés par batterie, le temps de charge des unités à pile à combustible à hydrogène est nettement plus rapide. Il est comparable à celui des automobiles traditionnelles à moteur à combustion interne (ICE). Les piles à combustible à hydrogène peuvent être rechargées en moins de cinq minutes, mais les véhicules électriques ont besoin de plusieurs heures pour se recharger complètement. En raison de leurs temps de recharge rapides, les voitures à hydrogène offrent le même niveau de liberté que les automobiles ordinaires. | Infrastructure Les combustibles fossiles étant utilisés depuis de nombreuses années, les infrastructures nécessaires à la fourniture de cette énergie sont déjà en place. Même si le ravitaillement de bout en bout devrait être utilisé pour les applications longue distance comme celles des camions de livraison et des poids lourds, l'adoption généralisée de la technologie des piles à combustible à hydrogène pour les applications automobiles nécessiterait une nouvelle infrastructure de ravitaillement pour la soutenir. |
| 8. | Aucune pollution sonore Contrairement à d’autres sources d’énergie renouvelables comme l’énergie éolienne, les piles à combustible à hydrogène ne provoquent pas de pollution sonore. Cela implique que les véhicules alimentés à l’hydrogène sont beaucoup plus silencieux que ceux équipés de moteurs à combustion interne traditionnels, tout comme les automobiles électriques. | Hautement inflammable Étant donné que l’hydrogène est un carburant très combustible, les préoccupations en matière de sécurité sont raisonnables. Les gaz contenant de l'hydrogène brûlent dans l'air à des concentrations comprises entre 4 et 75 %. |
| 9. | L'hydrogène est une source d'énergie flexible et propre qui peut contribuer aux projets énergétiques zéro carbone. Étant donné que tout ce qui est produit lors du fonctionnement d’une pile à combustible à hydrogène est de la chaleur et de l’eau, il s’agit d’une source d’énergie intrinsèquement propre. La production d’hydrogène ne nécessite pas beaucoup de terrain, contrairement à l’hydroélectricité ou aux biocarburants. La NASA a étudié l’utilisation de l’hydrogène comme ressource et a même utilisé l’eau créée comme sous-produit pour fournir de l’eau potable aux astronautes. Cela démontre que les piles à combustible à hydrogène constituent une excellente alternative au charbon, au gaz naturel et à l’énergie nucléaire, car ce sont des sources de combustible non toxiques et plus faciles à obtenir. En équilibrant leurs modes d’approvisionnement irréguliers avec les besoins exigeants des utilisateurs finaux, la production, le stockage et l’utilisation de l’hydrogène joueront un rôle essentiel dans la promotion du développement ultérieur des sources d’énergie renouvelables et dans la prévention de la nécessité d’investissements initiaux importants dans la mise à niveau des infrastructures de réseau. | L’énergie hydrogène ne peut pas soutenir la population Bien que l’hydrogène soit abondant, son utilisation généralisée est limitée par le coût de son extraction. Vous comprenez qu’il est difficile de changer le quo existant. La planète est toujours alimentée par des énergies fossiles. De plus, aucun cadre n’est en place pour garantir une énergie hydrogène abordable et durable pour les propriétaires d’automobiles typiques à l’avenir. Même si l’hydrogène devenait largement disponible dès maintenant, il lui faudrait des années pour remplacer d’autres sources d’énergie, car les voitures et les stations-service devraient être modifiées pour respecter la réglementation relative à l’hydrogène. Cela coûterait une somme d’argent importante. Parce que l’énergie hydrogène est largement disponible et que ses effets sont pour la plupart ignorés, l’hydrogène est effectivement une ressource renouvelable. Toutefois, pour séparer l’hydrogène de l’oxygène, les entreprises qui le produisent auront besoin de sources d’énergie non renouvelables supplémentaires, telles que des combustibles fossiles comme le charbon, le gaz naturel et le pétrole. L’adoption de l’hydrogène énergie pourrait nous aider à réduire notre dépendance excessive aux combustibles fossiles, mais il serait difficile de l’éliminer du système. |
| 10. | Aucune pollution visuelle Même si certaines sources d'énergie à faible émission de carbone, notamment l'énergie éolienne et biocarburants Les centrales électriques peuvent être inesthétiques, les piles à combustible à hydrogène nécessitent moins de surface, donc il y a également moins de pollution visuelle. | |
| 11. | Renouvelable et facilement disponible Élément le plus abondant dans l’univers, l’hydrogène est particulièrement abondant et renouvelable, ce qui le rend idéal pour nos futures demandes zéro carbone en matière d'approvisionnement combiné en chaleur et en électricité. même avec les difficultés liées à son extraction de l’eau. | |
| 12. | Idéal pour une utilisation dans les régions éloignées L’hydrogène produit localement et stocké pourrait s’avérer être un substitut viable à l’électricité et au chauffage au diesel dans des régions éloignées, à condition que les conditions locales le permettent. Cela réduirait non seulement le besoin de transport de carburant, mais améliorerait également la qualité de vie des personnes résidant dans des zones reculées en fournissant un carburant exempt de polluants et dérivé d'une ressource naturelle facilement accessible. | |
| 13. | Des émissions presque nulles Parce que les piles à combustible à hydrogène ne libèrent pas gaz à effet de serre dans l’atmosphère comme le font les sources de combustibles fossiles, la pollution est réduite et la qualité de l’air est améliorée. | |
| 14. | Démocratisation de l'alimentation électrique La dépendance d’un pays à l’égard des combustibles fossiles peut être réduite grâce à l’utilisation de piles à combustible à hydrogène, ce qui contribuera à la démocratisation mondiale des sources d’énergie et d’électricité. De nombreux pays qui dépendent désormais de la disponibilité des combustibles fossiles bénéficieront de cette indépendance accrue. Naturellement, lorsque l’offre diminuera, cela évitera également le problème de la hausse des prix des combustibles fossiles. | |
| 15. | Réduit les empreintes carbone Les piles à combustible à hydrogène n'émettent pratiquement aucune émission, ce qui signifie que lorsqu'elles sont utilisées, elles n'ont aucune émission. empreinte carbone. |
Conclusion
En résumé, l’hydrogène énergie présente plusieurs avantages et inconvénients. L’hydrogène peut être une source d’énergie propre et renouvelable, mais avant d’être largement utilisé, ses coûts de production et de stockage doivent être réduits.
Dans sa forme actuelle, l’hydrogène énergie n’est pas réalisable en raison de ses coûts élevés et du manque d’infrastructures.
Néanmoins, ce domaine fait l’objet d’une attention croissante et des fonds sont alloués pour résoudre ses difficultés. Par exemple, l’Union européenne finance des initiatives comparables à celles-ci à hauteur de 5.2 milliards de dollars, et les États-Unis viennent de s’engager à hauteur de 52.5 millions de dollars pour le développement de l’hydrogène.
Les gouvernements du monde entier pourraient utiliser l’hydrogène comme source d’énergie durable et abordable à l’avenir s’ils le souhaitent.
Recommandations
- Le pouvoir de l'éducation environnementale : donner aux élèves les moyens de protéger notre planète
. - Bourses d'études environnementales : donner aux étudiants les moyens de faire la différence
. - 20 faits sur l'hydroélectricité que vous ne connaissiez pas
. - 10 effets négatifs des centrales électriques sur l'environnement
. - Véhicules à hydrogène : connaître les avantages et les inconvénients