Mobilité hydrogène pour les poids-lourds : Air Liquide et Faurecia collaborent sur la solution liquide

Publié le 14 septembre 2022

9 mins

Autonomie de 1 000 km, capacité de stockage optimisée, technologie maîtrisée et développable sous 5 ans… La solution du réservoir d’hydrogène liquide s’avère pertinente pour une mobilité lourde décarbonée et performante. Découvrez les défis rencontrés par les équipes d’Air Liquide et Faurecia pour mettre au point cette technologie.

Air Liquide associe son expertise à celle de l’équipementier automobile mondial Faurecia, société du Groupe FORVIA, afin d’accélérer le développement de l’hydrogène liquide dans le secteur de la mobilité lourde. L’objectif : décarboner les flottes de poids lourds, tout en conservant leur autonomie, grâce à un réservoir d’hydrogène liquide, le choix technologique le plus pertinent à date.

Retrouvez notre article consacré à ce partenariat

L’hydrogène liquide, une solution clé pour le transport longue distance

Pour Guillaume Petitpas, Expert Recherche & Développement LH2 chez Air Liquide, « la densité de l’hydrogène liquide par rapport au gazeux est deux fois plus élevée, ce qui offre deux fois plus de kilométrage dans un espace similaire réservé à la molécule ». Un  camion embarquant de l’hydrogène liquide a donc une autonomie supérieure à son équivalent gazeux pour un même volume, ce qui met l'hydrogène liquide au même niveau de confort d’utilisation que les solutions conventionnelles. « Cette solution est envisageable car le surcoût engendré par la cryogénisation est compensé par des économies des coûts logistiques en amont de la station service », précise-t-il.

Concevoir une nouvelle génération de réservoirs hydrogène

Faurecia considère la technologie de réservoir cryogénique à hydrogène liquide transférable du stationnaire vers le monde automobile. « Nous connaissons les exigences de ce secteur et sommes bien placés pour y répondre,  » explique Julien Hergott, Ingénieur R&D Expert Systèmes Thermodynamique chez Faurecia. « Je soulignerais le besoin d’une isolation extrêmement performante des réservoirs, l’intégration mécanique à l’épreuve de la route, et une conception de réservoirs permettant une production en série à coûts maîtrisés ». Fort de son expérience avec les constructeurs automobiles, Faurecia peut d’ores et déjà proposer une solution technologique adaptée et anticiper leurs besoins. Côté Air Liquide, l’enjeu premier est de mettre en place une chaîne d’approvisionnement en hydrogène intégralement sous forme liquide. Pour Guillaume Petitpas, « cela nécessite de mettre en place une interface entre les stations et les véhicules permettant une recharge rapide et sécurisée en hydrogène. Et nous devons tenir notre planning en parallèle du développement des réservoirs. » Actuellement au stade de prototype, cette chaîne de distribution est actuellement en test. Elle sera développée dès 2025 puis déployée en 2027, lors de la mise sur le marché des réservoirs.

Pourquoi le partenariat Air Liquide & Faurecia fonctionne

« Chez Air Liquide, nous sommes naturellement plus dans la démonstration fonctionnelle de la solution technologique, alors que Faurecia anticipe le développement de l’application produit, sur des temporalités plus courtes. Or sur ce projet, nous avons un objectif commun qui structure notre agenda à 5 ans. » explique Guillaume Petitpas. Les collaborateurs d’Air Liquide se mettent ainsi dans l’optique de livrer le plus rapidement possible la solution et son déploiement.

« On s’est alignés en constituant ensemble la feuille de route  du projet, complète Julien Hergott, et cela nous a permis d’identifier des éléments prioritaires du système, comme la conception de la suspension entre les deux réservoirs1, dont le prototype sera prêt début 2023. »  Une réussite facilitée par la forte expérience des deux groupes dans ce type de projets avec une forte expertise R&D, une culture d’innovation tournée vers le produit, et des ressources utilisées sur différents sites.

Des experts aux forces complémentaires

Pour Air Liquide comme pour Faurecia, aider les clients à décarboner leurs flottes est une priorité. C’est pourquoi les forces mobilisées sont diversifiées pour mettre au point ces réservoirs de pointe dans les meilleurs délais. Côté Faurecia, on trouve des experts maîtrisant les standards et les réglementations du secteur automobile, l’optimisation de systèmes complexes, et le design des produits ou les processus de fabrication, permettant ainsi de rendre accessible cette technologie au secteur de la mobilité. Des équipes de simulation 3D  visualisent tous les aspects mécaniques, thermiques et fluidiques en jeu.

Les experts d’Air Liquide apportent quant à eux leur fine connaissance de la liquéfaction de l’hydrogène, notamment leur maîtrise des codes et des standards spécifiques à cette molécule et à sa chaîne de valeur (production, stockage, distribution…), un enjeu majeur pour réussir à déployer une filière d’approvisionnement en hydrogène liquide pour les véhicules lourds. Leurs compétences en matière d’isolation, développées dans le cadre du programme Ariane pour les réservoirs de fusées, sont elles aussi un véritable atout.

sLH2 ou CcH2 ?

Le stockage d'hydrogène sous forme cryogénique permet d'augmenter sa densité, par rapport à un stockage à température ambiante, et donc la capacité du réservoir. Le défi principal de la technologie se situe au niveau de l'isolation thermique du réservoir pour limiter le réchauffement du liquide, à - 253° C, qui entraîne une augmentation de pression et, en conséquence, une perte de molécules si le véhicule est garé pendant une longue durée. Outre une meilleure isolation thermique, une façon de réduire/éliminer ces pertes consistent à augmenter la pression du stockage : ce sont les solutions sLH2 (hydrogène sous-refroidi avec une pression maximale d’environ 20 bar), qui est celle privilégiée aujourd’hui, et CcH2 (hydrogène cryo-comprimé avec une pression allant jusqu'à 350 ou 400 bar). Si la seconde solution  permet in fine une réduction importante de la perte de molécules grâce à une pression très élevée, elle est plus coûteuse et plus longue à développer. Le sLH2, en revanche, offre un bon compromis en termes de rapport performance-utilisation, de coût utilisateur et de  délai de commercialisation.

1. Les suspensions sont les pièces qui relient le réservoir externe, en contact avec l’air ambiant à 300 K (ou 27° C), au  réservoir interne, en contact avec l’hydrogène liquide à 20 K (ou - 253° C). Ce composant a la lourde tâche d’absorber les contraintes mécaniques du réservoir, tout en garantissant une bonne isolation thermique. C’est une des clés du succès de cette solution technologique sur le camion : être suffisamment robuste pour ne pas casser, et suffisamment isolante pour éviter un réchauffement rapide de l’hydrogène.