1. Qu'est-ce que l'hydrogène et quelles sont ses applications?
L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'Univers. Il est principalement utilisé pour le raffinage du pétrole, le traitement chimique, la fabrication de matériel électronique, l'affinage des métaux et la transformation des aliments.
Comme on doit produire l'hydrogène, il ne s'agit pas d'une source d'énergie au même titre que le Soleil, le vent, l'eau ou le charbon. L'hydrogène est principalement produit par reformage du méthane à la vapeur, généralement dans l'industrie pétrolière. Ce procédé utilise des hydrocarbures et génère des émissions. Il est aussi possible de produire de l'hydrogène en utilisant des sources d'électricité sans émissions, par exemple l'énergie hydraulique, éolienne, solaire ou nucléaire, généralement par électrolyse, procédé où l'électricité décompose l'eau pour obtenir ses éléments constitutifs. Une quantité d'hydrogène relativement importante est aussi générée en tant que sous-produit de procédés industriels, par exemple la fabrication de chlore. On peut récupérer ces résidus et les utiliser. Que l'on ait recours à l'électrolyse ou à la valorisation des résidus, la production d'hydrogène n'émet pas de dioxyde de carbone, de particules ni de soufre.
À l'instar de l'électricité, l'hydrogène est de plus en plus utilisé pour « transporter » l'énergie. Son utilisation comme vecteur énergétique comporte plusieurs avantages :
- L'hydrogène peut remplacer les combustibles fossiles. Toute une gamme de sources d'énergie permettent d'en produire, notamment les sources renouvelables ou les résidus industriels.
- Les modes de production et d'utilisation de l'hydrogène peuvent aider à améliorer la qualité de l'air et à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
- L'hydrogène permet de créer de nouveaux débouchés. Dans de nombreux pays, il peut accroître la fiabilité et l'autonomie énergétiques.
On peut stocker l'hydrogène sous forme de gaz comprimé ou de liquide ou encore dans un composé chimique. Il est alors transporté par pipeline ou par la route dans des bouteilles, sur des remorques porte-tubes ou dans des camions-citernes réfrigérés, mais de petites quantités sont expédiées par train ou par bateau.
2. Qu'est-ce qu'une pile à combustible?
Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui combine l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'énergie électrique sans combustion. L'eau et la chaleur sont les seuls sous-produits.
Les piles à combustible fournissent de l'électricité en grande partie de la même manière qu'une pile classique, mais elles n'ont pas besoin de recharge électrique. Les piles classiques stockent et libèrent l'énergie électrique, mais les piles à combustible produisent de l'électricité en continu tant qu'elles sont alimentées par une source externe de combustible.
Pour produire de l'électricité au moyen d'une pile à combustible, il faut un système comprenant plusieurs composants clés, notamment le « bloc » de piles à combustible (assemblage de piles conductrices) et la partie classique (dispositif de stockage de l'hydrogène, pompes et systèmes de surveillance et de contrôle, de conditionnement d'alimentation et de refroidissement).
3. Avec quelles technologies les piles à combustible sont-elles en concurrence?
Les piles à combustible sont en concurrence avec toute une gamme de produits évolués sur des marchés desservis par les fabricants et les fournisseurs actuels. Les technologies comme les groupes électrogènes diesel, les batteries d'accumulateurs au plomb et les moteurs à combustion interne sont le fruit d'innovations échelonnées sur des décennies et continuent d'offrir une contrepartie intéressante aux clients.
4. Quels sont les avantages des piles à combustible?
Les piles à combustible produisent de l'électricité sans combustion. Contrairement aux moteurs à combustion interne, elles ne génèrent ni bruit ni vibration et n'émettent aucun gaz à effet de serre ni aucun autre polluant. En outre, ces piles ont un rendement plus élevé pour un large éventail de charges.
Lorsque le combustible est épuisé, il n'est pas nécessaire de remplacer les piles à combustible ni de les recharger pendant des heures. En outre, comme on utilise un réservoir externe, l'autonomie d'un dispositif alimenté par une pile à combustible est limitée uniquement par la quantité de combustible qu'il est possible de transporter.
Puisque la puissance des piles à combustible se chiffre en watts ou en mégawatts et que ces piles peuvent être installées sur place, il apparaît moins nécessaire de se doter de grandes centrales électriques et de l'infrastructure connexe, notamment les lignes de transport.
Comme les piles à combustible permettent un suivi de charge rapide, elles sont utiles dans des applications nécessitant une puissance à la demande (p. ex. alimentation de secours et demande de pointe).
Les piles à combustible comportent beaucoup moins de pièces mobiles que les moteurs à combustion interne, si bien que leurs coûts d'entretien devraient être inférieurs.
5. Le secteur de l'Hydrogène et pile à combustible a-t-il évolué?
Le concept de l'économie de l'hydrogène, où l'hydrogène devait remplacer les combustibles fossiles carbonés, a été proposé pour la première fois dans les années 1970. On prévoyait alors un système où l'économie utiliserait l'hydrogène comme vecteur énergétique pour ainsi éliminer l'utilisation des combustibles fossiles et réduire les émissions de dioxyde de carbone tout en assurant l'autonomie et la sécurité énergétiques. L'accent était mis sur la commercialisation des véhicules à piles à combustible et l'aménagement de l'infrastructure de distribution.
Depuis, le concept de l'économie de l'hydrogène a évolué. Au Canada. la vision de l'industrie a transcendé la commercialisation à long terme des véhicules à piles à combustible pour privilégier la commercialisation dans les marchés à court terme où l'on peut déployer les produits de la filière en utilisant la technologie actuelle tout en réduisant les besoins en infrastructure. Par conséquent, les applications novatrices de l'hydrogène et des piles à combustible progressent rapidement dans des segments comme les chariots élévateurs, l'alimentation de secours, les appareils de poche grand public et les moteurs à combustion interne.
6. Quelle est l'organisation qui représente le secteur de l'hydrogène et des piles à combustible au Canada?
L'Association canadienne de l'hydrogène et des piles à combustible représente la majorité des intervenants du secteur canadien de l'hydrogène et des piles à combustible. Le champ d'activité de ses membres couvre la plupart des technologies, des composants, des activités d'approvisionnement et d'intégration de systèmes, des systèmes de distribution, des dispositifs de stockage du combustible ainsi que des études techniques et des services financiers au sein de l'industrie.