RAPPORT - Prebat 2

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— 98 — En outre, suivant la puissance qu'elle peut déployer, elle correspond à différents types d'usages applicatifs. On compte en fait six types de pile à combustible: • AFC (Alkaline fuel Cell) ; • PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), • DMFC (Direct Methanol Fuel Cell); • PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell); • MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) ; • SOFC (Solid Oxid Fuel Cell). Au terme de leurs auditions et de leurs visites, vos rapporteurs estiment qu'en dépit de l’engouement qu'elle ne cesse de susciter, la pile PEM (Proton Exchange Membrane) a moins d'avenir pour la propulsion des véhicules que les batteries ; il conviendrait donc que l'effort de recherche publique dans ce domaine d’application soit désormais modéré, et à tout le moins stabilisé. Cela ne remet pas en cause l'intérêt des recherches sur les autres domaines d’application, et les autres types de piles à combustible. En particulier, les efforts en cours concernant des usages professionnels spécifiques (équipements spatiaux ou maritimes, systèmes de sécurité) doivent évidemment être activement poursuivis. LES DIFFÉRENTS TYPES DE PILES À COMBUSTIBLE TYPE DE PILE AFC PEMFC DMFC PAFC MCFC SOFC Electrolyte Hydroxyde de potassium Membrane polymère Membrane polymère Acide phosphorique Carbonates de lithium et potassium Céramique en dioxyde de zirconium Ions dans l'électrolyte OH - H + H + H + CO 3 2- O 2- Température 60-80°C 70-200°C 90-120°C 180-220°C 600-660°C 700-1000°C Anode H 2 H 2 Méthanol H 2 H 2 , CH 4 H 2 , CH 4 Cathode O 2 Air Air Air Air Air Application Militaire, Spatial Propulsion, Portable, Stationnaire Portable Stationnaire Stationnaire Stationnaire, Alimentation embarquée Puissance (kW) 10 à 100 0,1 à 500 0,0001 à 100 < 10000 < 100000 < 100000 Source : Rapport sur la stratégie nationale de recherche énergétique, et Clefs CEA, n°50/51.
— 99 — a) La spécificité de la pile à combustible L’effort public français de recherche sur la pile à combustible représente aujourd’hui environ 50 millions d’euros, soit l’équivalent du soutien accordé à l’ensemble des énergies renouvelables (solaire, éolienne, géothermie, bioénergie). La justification d’un tel effort ne peut se trouver que dans la perspective soit de couvrir un besoin technologique sans solution jusqu’alors, soit de mettre au point une solution plus avantageuse que celles disponibles, notamment du point de vue des coûts ou de la sécurité. En l’occurrence, la pile à combustible se place sur le même terrain fonctionnel que la pile autonome ou la batterie rechargeable : elle permet d’obtenir de l’électricité indépendamment d’une connexion au réseau. Par rapport aux énergies renouvelables qui peuvent aussi produire de l’électricité en site isolé, mais souvent par intermittence, les piles, qu’elles soient ou non à combustible et les batteries rechargeables présentent l’intérêt d’une fourniture garantie, en quantité et en qualité, durant un certain temps. COMPARAISON DES SOURCES D’ENERGIE POUR LE TRANSPORT Énergie massique stockée (kwh/kg) Rendement motorisation (%) Énergie massique restituée (kwh/kg) Masse équiv. Énergie restituée (kg) (**) Carburant liquide 12 20 2,4 42 GPL (8 bars) 7 20 1,4 71 H2 gaz (700 bars) 1,7(*) 45 0,75 133 Batteries 0,07 à 0,2 80 0,12 830 (*) La masse est en ce cas constituée pour l’essentiel du réservoir, très solide du fait des normes de sécurité. (**) Masse à mobiliser pour obtenir l’équivalent énergétique de 50 litres d’essence, soit une autonomie de 800 km. Source : CEA L’avantage incontestable des piles à combustible par rapport aux piles autonomes et aux batteries rechargeables est leur durée de fonctionnement, prolongeable tant que subsiste du combustible. Leur rendement en ce qui concerne l’énergie massique restituée est supérieur aussi, dans un rapport cinq environ, si l’on prend comme référence l’utilisation en moteur d’automobile ; mais ce dernier atout correspond à un état de l’art susceptible d’évoluer avec le progrès technique. Par ailleurs, si leur rendement électrique intrinsèque est plus faible que celui des batteries (45% au lieu de 80% dans le cas des moteurs d’automobile), cela
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