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La pile à combustible contre la batterie : Quelle est la meilleure source d'énergie renouvelable pour les véhicules connectés ?

(Source : Fokussiert – stock.adobe.com)

Les ingénieurs développent les véhicules connectés depuis plus ou moins l'avènement de l'Internet. Le système OnStar de GM, développé en 1995 et lancé en 1996, permettait d'alerter les premiers intervenants afin de réduire le temps d'intervention en cas d'impact. Face à l'utilité évidente du système OnStar, les équipementiers ont tous emboîté le pas en ajoutant de nouvelles fonctionnalités d'assistance pour garantir à leurs clients une conduite en toute sécurité, comme le diagnostic continu et l'assistance en cas de panne. En 2015, soit 20 ans après son lancement, OnStar a enregistré 1 milliard d'interventions, ce qui atteste l'acceptation généralisée de cette technologie.

À mesure que l'IoT et la 5G gagnent du terrain, les technologies et les applications destinées à connecter les voitures se développent. Parmi les connexions ajoutées aux véhicules, on retrouve notamment la communication de véhicule à véhicule (V2V), la conduite autonome, le cloud, pour ne citer que quelques exemples. Il est indispensable d'accroître le nombre de points de connexion avec leur environnement extérieur, en particulier parce que les véhicules autonomes et électriques sont en passe de dominer le marché.

La capacité de se connecter à l'environnement extérieur déterminera le succès des véhicules autonomes. Lorsque la technologie de connexion sera compatible avec les deux types de moteur, les véhicules à pile à combustible et leurs homologues électriques à batterie inciteront à capitaliser sur cette technologie pour gagner des parts de marché.

Les véhicules électriques à batterie (BEV)

Les groupes motopropulseurs électriques peuvent tirer profit de la connectivité dans le cadre d'une révolution numérique plus importante dans les systèmes de transport. Jusqu'à présent, les fonctionnalités connectées ont été principalement axées sur l'utilisateur et la maintenance du véhicule, comme les indicateurs de navigation et de diagnostic. Néanmoins, les véhicules alimentés par batterie utiliseront la connectivité pour améliorer les performances et la durabilité de la voiture elle-même.

Grâce à l'IA, les performances de la batterie et du véhicule peuvent être évaluées en continu. Ces données sont envoyées à une plateforme de traitement à des fins d'analyses. Le processeur envoie ensuite au moteur des mesures correctives, de manière à optimiser la consommation énergétique de la batterie et le comportement de fonctionnement du véhicule, et maximiser ainsi l'efficacité de la puissance de la batterie. En outre, le véhicule connecté peut recevoir des données sur le terrain, le permettant d'adapter sa puissance pour s'assurer que la voiture se rendra à une station de recharge si nécessaire. Mieux encore, les processeurs du véhicule optimisent toutes les fonctionnalités connectées pendant la conduite. Outre la gestion de la puissance de la batterie, d'autres applications d'optimisation des performances destinées aux véhicules alimentés par batterie, comme par exemple la capacité d'améliorer la gestion de la charge et les fonctions d'autonomie, démontrent la robustesse de cette technologie.

Son coût constitue un avantage considérable par rapport à la pile à combustible. Aujourd'hui, les véhicules électriques alimentés à l'hydrogène reviennent à près de 0,21 $/mile, contre 0,04 $/mile pour leurs homologues à batterie.

Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV)

À l'instar des véhicules électriques à batterie, les véhicules à pile à combustible utiliseront également des technologies connectées pour un large éventail d'utilisations. Néanmoins, la gestion du ravitaillement différera légèrement de la surveillance de la batterie. En outre, il y aura certainement moins de stations de remplissage d'hydrogène centralisées dans les régions densément peuplées que de bornes de recharge électriques dont la zone de couverture est plus large.

La distinction entre l'hydrogène et les batteries semble porter essentiellement sur les applications industrielles. Le nombre de batteries nécessaires pour alimenter des véhicules de plus gros gabarits peut devenir prohibitif en raison de leur densité énergétique relativement faible (l'énergie fournie par unité de masse des composants) par rapport à l'hydrogène. Un nombre élevé de batteries accroît le poids du véhicule, réduisant ainsi la portée. L'hydrogène a une plus faible densité énergétique, ce qui en fait un choix judicieux pour les véhicules connectés de gros gabarits.

Un autre point important porte sur la large plage d’explosivité de l'hydrogène, allant de 4 à 94 % dans l'oxygène. Tandis que la sécurité sera toujours une préoccupation majeure à l'égard des fluides combustibles, les véhicules connectés pourraient intégrer des fonctionnalités pour surveiller les concentrations en H₂ locales, en ajoutant un niveau supplémentaire de sécurité aux fonctionnalités standard.

Alors que l'hydrogène est aujourd'hui plus onéreux, le temps de charge des FCEV est bien plus intéressant que celui des BEV. Il faut moins de cinq minutes pour faire le plein d'un véhicule à hydrogène. Les BEV nécessitent pour leur part près d'une heure pour se recharger à 80 % seulement. En outre, comme les véhicules connectés proposent de plus en plus de fonctionnalités destinées aux passagers comme les sièges climatisés, l'infodivertissement et une autonomie toujours plus importante, les besoins en énergie continueront de croître. Par conséquent, tandis que le temps de charge est un point essentiel pour les fabricants et une source potentielle de subventions, il faudra faire preuve de patience et mettre en place une stratégie pour développer la couverture des stations de charge de voitures électriques, à hauteur de la pénétration du marché de ces types de véhicules.

En conclusion

Alors que ni les batteries ni l'hydrogène ne constituent une solution parfaite à tous les égards, ces deux sources d'énergie exploitent encore davantage le potentiel de la voiture connectée tout en accélérant la transition globale vers les véhicules électriques. Pour l'heure, les consommateurs s'attendent à ce que les nouvelles voitures soient connectées à Internet et qu'elles améliorent leur efficacité passivement. En parallèle, les équipementiers comme les consommateurs veulent toujours plus d'autonomie au service de la sécurité et du désengorgement des routes. C'est pour cela que le réseau de transport aura besoin que les véhicules soient connectés pour fonctionner. Par conséquent, la manière dont les fabricants de véhicules électriques abordent et intègrent la connectivité dans leur groupes motopropulseurs de préférence déterminera leur réussite sur le marché.