Le Businova H2, premier bus hydrogène français
Emmanuelle Saux
Substitut aux véhicules thermiques, la mobilité électrique est amenée à jouer un rôle croissant dans la lutte contre le changement climatique et la pollution de l’air, en raison d’une absence totale d’émissions de CO2 et de particules lors de son utilisation. Il existe deux technologies de véhicules électriques : les véhicules à batteries et les véhicules à hydrogène. La solution du bus électrique à hydrogène permet de répondre aux impératifs zéro émission, sans ajouter de contraintes opérationnelles pour les opérateurs. Avec l’accélération pour les villes de basculer leur flotte de transport vers des véhicules zéro émission, l’autobus fonctionnant à l’hydrogène apparait comme une solution idéale.
Cette technologie éprouvée depuis longtemps, a la capacité de s’adapter à toutes les conditions météorologiques, contrairement au pur électrique, qui voit chuter ses performances de 20 à 30% dans ces conditions-là. De même, un bus hydrogène est aussi performant qu’un bus diesel en termes de capacité, d’accélération et de disponibilité.
Enfin, il peut parcourir jusqu’à 300km par jour, avec des performances similaires à celles d’un véhicule diesel et un temps de recharge minime, puisque le plein complet ne prend que 20min.
Pas de problème sécuritaire non plus, un autobus hydrogène est comparable au GNV de ce côté-là.
Contrairement au gaz naturel, l’hydrogène présente la qualité d’être beaucoup plus léger que l’air et donc de diffuser rapidement, ce qui est un élément très favorable à la sécurité de son utilisation.
Les véhicules hydrogène peuvent fonctionner avec de l’hydrogène “vert” ou “decarboné”, en particulier quand il est produit par électrolyse de l’eau, à partir d’énergies renouvelables. C’est dans ce cas que l’on découvre toute la pertinence de cette motorisation.
Dès 2010, au lancement du projet Businova, la société SAFRA s’est fortement intéressée à la technologie hydrogène, qui permet de maintenir une capacité réduite de batterie en apportant une énergie complémentaire.
C’est ainsi que dès la rédaction du cahier des charges du Businova, SAFRA a travaillé sur un concept de véhicule évolutif, permettant de développer facilement différentes motorisations, mais aussi de faire évoluer sa motorisation vers une nouvelle technologie. Ceci grâce à une architecture unique : un châssis bi-modulaire très ingénieux ainsi qu’une structure autoportante qui apportent une souplesse et une capacité d’adaptation quasi illimitée.
Ainsi, de la conception à son processus d’homologation, le développement du Businova est tourné vers l’évolutivité. Il est conçu comme un assemblage de « briques » qui sont interchangeables. Cette innovation technique apporte une très grande flexibilité pour l’intégration de nouveaux composants, tout comme la capacité à faire évoluer le véhicule très facilement vers des solutions énergétiques nouvelles et différentes.
C’est ainsi qu’en 2017, SAFRA Constructeur lance le développement du Businova hydrogène pour une commercialisation dès 2018, avec les 6 premières ventes pour l’agglomération d’Artois-Gohelle, puis BE Green avec 5 véhicules et enfin Le Mans qui démarre avec son premier bus hydrogène.
En pratique, cette version conserve toute l’architecture initiale du véhicule, avec un prolongateur d’autonomie hydrogène. La chaine de traction électrique de 250 kW est alimentée par un pack batteries lithium-ion de 132 kWh. La pile à combustible est fournie par Michelin et le système intègre un stockage de 30,6 kg d’hydrogène à 350 bars, ce qui permet de couvrir une autonomie supérieure à 300 km par jour. Le module hydrogène de Michelin est bâti autour d’une pile à combustible de 30 kW.
Par ailleurs, la solution hydrogène proposée par SAFRA présente une architecture originale en comparaison aux bus H2 électriques qui ont déjà été commercialisés et expérimentés au niveau mondial ces dernières années. Ces bus H2 électriques ont été conçus pour la plupart selon une architecture dite « full-power ». Ce type d’architecture nécessite des puissances de pile à combustible qui sont relativement élevées et qui peuvent aller de 150 à 250 kW sur certains types de bus. Au contraire, grâce à son châssis bi-modulaire et à sa chaine de traction, le concept du Businova H2 s’appuie sur le développement une architecture innovante dite « mid-power » s’appuyant sur une hybridation intelligente entre une pile à combustible d’une puissance de 30kW et un pack batterie de 132 kwh. En comparaison avec les autres solutions de bus H2 électriques déjà existantes, la quantité d’hydrogène embarquée nécessaire pour assurer une autonomie de plus de 250 km est par conséquent moins importante : seulement 30 kg d’hydrogène distribués en 30 minutes seront nécessaires pour ravitailler Businova contre 45 à 50 kg avec les architectures de bus H2 concurrentes. Grâce à tous ces atouts, l’exploitation d’un de bus H2 Businova peut donc être réalisée à l’aide de stations-service hydrogène de moyenne capacité (inférieure à 80 kg /jour) permettant de limiter fortement les coûts d’investissements et d’exploitations des infrastructures H2 (production et distribution) habituellement nécessaires avec des solutions à pile à combustible dites « full-power ».
Artois-Gohelle fait le premier pas H2 en France
Le Syndicat Mixte des Transports Artois-Gohelle (SMTAG) a fait confiance à SAFRA Constructeur dans son ambitieux projet de réorganisation de son réseau vers des énergies alternatives telles que l’hydrogène. Ce sont en effet 6 bus hydrogène qui ont été commandés à l’entreprise SAFRA, dans le cadre d’un marché public en 2018, et qui seront les premiers à être mis en exploitation en France. L’agglomération Artois-Gohelle est un territoire très vaste et étendu, qui regroupe 44% de la population du Pas-de-Calais, en englobant 150 communes, ce qui en fait le 6ème périmètre de transport de France.
C’est dans le cadre d’une politique environnementale claire et engagée en faveur d’une mobilité durable que le SMT AG a fait le choix de la technologie Hydrogène. Le SMT AG a attribué l’avitaillement des 6 bus hydrogène à ENGIE, qui bénéficie d’une large l’expérience et expertise depuis maintenant près de 20 ans, au travers sa filiale GNVERT.
La station de production hydrogène sera installée sur le nouveau site dédié d’Houdain, qui servira également de dépôt. Le choix de la SMT AG pour la production de l’hydrogène s’est porté sur l’électrolyse. C’est la société Mc Phy, acteur national qui a été sélectionnée pour la production et la distribution d’hydrogène, grâce à un électrolyseur McLyzer qui produira sur site l’hydrogène propre destinée à alimenter une station hydrogène de grande capacité́ à haut taux de service.
En optant pour la mobilité hydrogène, le SMT AG concilie le confort de ses usagers, la continuité́ de service, et la participation à la réduction de la pollution atmosphérique et à l’amélioration de la santé publique.
UN MOT SUR MICHELIN
Fournisseur de la PAC du Businova
Le groupe Michelin a pour ambition d’améliorer la mobilité de ses clients, durablement. Leader dans le secteur des pneumatiques, Michelin conçoit, fabrique et distribue les pneumatiques les plus adaptés à leurs besoins ainsi que des services et des solutions pour améliorer l’efficacité de la mobilité. Michelin propose également des services numériques, des cartes et des guides qui font vivre à ses clients des moments uniques au cours de leurs voyages et de leurs déplacements. Michelin conçoit aussi des matériaux de haute technologie destinés aux industriels de la mobilité.
Basée à Clermont-Ferrand, Michelin est présent dans 170 pays, emploie 111 700 personnes et exploite 68 usines dans 17 pays qui ensemble ont produit 187 millions de pneumatiques en 2016.
www.michelin.com
Comment fonctionne la pile à combustible ?
Le principe de la pile à combustible est de produire de l’électricité à partir d’hydrogène, associé à de l’oxygène (O2). La particularité de la production d’énergie à partir d’une pile à combustible est qu’il n’y a aucun rejet polluant, seule de l’eau est générée par ce procédé. Par ailleurs, le fonctionnement de la pile à combustible produisant de la chaleur, celle-ci peut être utilisée pour chauffer l’habitacle du véhicule. C’est le cas dans le système de chauffage du Businova H2, qui utilise intégralement la chaleur produite par la pile, diminuant ainsi la consommation d’énergie des batteries pour chauffer le véhicule. De ce fait, le système de la pile à combustible s’avère être une excellente énergie pour une utilisation dans le transport qui correspond en tout point aux changements liés à la transition écologique en cours.
Sur le Businova H2, le module hydrogène est bâti autour d’une pile à combustible fournie par MICHELIN, d’une capacité de 30 kW. La technologie de la pile Michelin peut couvrir une gamme d’applications de 5 à 100 kW. Un travail d’intégration important a été réalisé par les équipes MICHELIN pour obtenir un poids réduit et un volume très compact, afin de faciliter l’intégration dans le véhicule.
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