SymbioFCell : le petit poucet français de la pile à combustible qui intéresse les grands

Je reviens encore sur l'hydrogène, car les participants du salon eCarTec Paris ont eu droit à une présentation très intéressante de la part de SymbioFCell, une société française dont j'ai parlé à plusieurs reprises sur ce blog et qui s'est taillé un franc succès au Mondial de l'Automobile avec la HY Kangoo, une version avec range extender sous forme de pile à combustible pour augmenter l'autonomie de cet utilitaire électrique. La technologie de cette jeune société basée à Grenoble intéresse beaucoup de monde... en dehors de nos frontières.

Le paradoxe est que c'est Nissan qui va récupérer le range extender de 5 kW de SymbioFCell pour son futur utilitaire électrique, l'eNV200. Tout comme d'autres constructeurs, l'allié de Renault souhaite améliorer l'autonomie de son véhicule pour les usages professionnels. Les japonais n'ont pas de problème avec l'hydrogène, contrairement à la marque au losange dont le patron (c'est pourtant le même que Nissan) a décrété que c'était l'électrique et rien d'autre. Avec un range extender qui double l'autonomie et une mini station à hydrogène pour ravitailler, les entreprises pourront travailler en mode zéro émission.

SymbioFCell a été approché aussi par d'autres acteurs. La technologie est amenée à être testée sur un camion (Renault Trucks Maxity électrique avec une pile de 20 kW), sur un bus (le Businova tri-hybride de Safra, à Albi avec une pile de 40 kW), ainsi que sur une mini-pelle de Volvo (avec une pile de 20 W).

Très dynamique, la société va aussi participer à Hyvolution, un événement qui va proposer des journées sur le thème de l’hydrogène, du 5 au 8 septembre. Ce sera au moment du Grand Prix d’Albi. Le public pourra ainsi découvrir cette nouvelle technologie avec une expo de 5000 m2 (sur le stockage, la distribution d’hydrogène, les applications stationnaires et mobiles), des conférences et des démonstrations de véhicules à hydrogène sur la piste. Le choix d’Albi n’est pas le fruit du hasard. C’est dans cette ville qu’est produit le Businova, sur lequel pourrait être testée la pile à combustible de SymbioFCell en tant que range extender. Mais, le circuit abrite surtout Eveer'Hy'Pôle : une plateforme d'innovation et de recherche sur l'hydrogène.

Mais, l'actualité immédiate pour SymbioFCell, c'est les 24 h du Mans. La PME fournit en effet la technologie qui fera avancer la Green GT H2, la première voiture de course électrique à s'aligner au départ des 24 h du Mans cette année. L'auto vient de procéder aux premiers rouages, en Suisse, puis sur le circuit de Magny-Cours. Avec ses 18 piles à combustible de 20 kW montées ensemble, la Green GT H2 pourra atteindre 300 km/h et boucler des tours sans émission et en ne rejetant que de la vapeur d'eau.

Hy Kangoo : l'hydrogène au secours de la voiture électrique

Elle était au Mondial de l'Automobile, où elle a fait beaucoup parler d'elle. La Hy Kangoo, une version avec prolongateur d'autonomie de la Kangoo ZE, n'était pas sur le stand Renault, mais sur celui de SymbioFCell, une société française spécialisée dans la pile à combustible. C'est un prototype qui roule et j'ai eu justement l'occasion de le découvrir hier et de monter dedans. Une prise en main qui s'est déroulée dans le Jura, dans l'enceinte d'une usine de Solvay, le géant belge de la chimie.

C'est en effet sur ce site, à Tavaux près de Dôle, que circulent actuellement deux exemplaires de la Hy Kangoo. Pourquoi Solvay ? Il se trouve que la société fournit les membranes de la pile à combustible. Elle est aussi de plus en plus impliquée dans les énergies renouvelables.

Parlons justement de cette pile. D'une puissance de 5 kW, elle joue le rôle de prolongateur d’autonomie. Cet équipement permet en effet de doubler l’autonomie de l’utilitaire électrique, avec un rayon d’action qui passe à 300 km. La pile à combstble, qui pèse 70 kg, fournit autant d’énergie que les 200 kg de batteries lithium-ion d’origine (conservées sur le prototype). et avec en outre la prise en charge du chauffage à bord.

Pour l'anecdote, SymbioFCell a intégré sur cette pile un climatiseur qui provient d'un avion de chasse F16 et qui sert à souffler de l'air. La PME tricolore a conçu une pile à combustible simple en apparence, mais qui intègre beaucoup d'innovations au niveau du soft. Les japonais de Nissan sont d'ailleurs venus voir de plus près le range exender de la Kangoo au Mondial. L'an prochain, le système aura été réduit de moitié au niveau de la taille.

La pile est alimentée par de l'hydrogène gazeux, dont les 63 litres sont stockés à une pression de 350 bars. Ce "carburant", qui va servir à fabriquer directement le courant électrique à bord du véhicule en roulant, est placé dans des bonbonnes situées sous la voiture à l'arrière. Le poids embarqué est de 1,5 kg.

SymbioFCell a mis un point d'honneur à ne rien changer par rapport à l'architecture du véhicule d'origine. C'est pourquoi il conserve notamment l'intégralité de son volume de chargement. L'intégration de la technologie s'est faire en partenariat avec Renault.

Une petite différence est visible à l'arrière avec ces deux orifices par lesquels s'échappe de l'eau.

Sous le capot, on retrouve les mêmes composant que le Kangoo ZE. Il y a juste un compresseur en plus, sur la gauche, relié à la pile à combustible.
Demain, je parlerai de l'intérêt de ce système et du marché, car cela intéresse beaucoup les professionnels et les collectivités.

La voiture à hydrogène est la vraie nouveauté du Mondial de l'Automobile

Alors que l'on parle surtout de la voiture électrique, présente avec la Zoé et la Smart Fortwo ED, la prochaine génération de modèles zéro émission se prépare. Ainsi, on peut voir sur le stand Nissan la TeRRA. Ce concept est un SUV dont la transmission 4x4 s'appuie sur 3 moteurs électriques, alimentés par une pile à combustible. Cette pile, d'origine Nissan, revendique une densité d'énergie qui est une première dans le monde (2,5 kW/L). La marque japonaise a réduit par six les coûts par rapport à l'équipement de génération précédente. Alors que Daimler et Renault-Nissan ont annoncé travailler en commun sur l'hydrogène, voici un message clair : l'hydrogène va devenir accessible.


Voir la vidéo de la Nissan TeRRA :

 

L'hydrogène est également présent chez Toyota, qui montre sa FCV-R.

La marque japonaise a déjà annoncé la sortie d'un modèle dérivé de ce concept en 2015. Un horizon que visent également d'autres acteurs, dont Hyundai, qui expose le ix35 FCV sur son stand.

Le coréen est en fait l'un des constructeurs impliqués dans le cadre du European Hydrogen Road Tour*, avec Honda, Mercedes et Toyota. Leurs modèles sont à l'essai sur la piste d'essai pour la voiture électrique et aujourd'hui seulement pour le grand public. C'est l'occasion de découvrir des modèles dont la technologie est prête et dont l'autonomie, selon les modèles, varie de 400 à 800 km. Les essais se déroulent grâce à Air Liquide, qui est le partenaire pour le remplissage en hydrogène de ces véhicules.

A ce propos, j'ai discuté avec Pierre-Etienne Franc, qui est le directeur des technologies du futur chez Air Liquide. Il m'a confirmé que l'infrastructure se mettait en place en Allemagne, au Japon, aux USA... Mais, évidemment pas en France. Notre beau pays a un problème avec l'hydrogène, car les deux constructeurs nationaux ont opté pour l'électrique à batterie. Et comme les pouvoirs publics n'ont pas tellement envie d'associer Mercedes dans des projets de recherche en France, voici pourquoi on regarde passer les trains.

Heureusement, il y a des acteurs tricolores qui se bougent un peu. Ainsi, on peut voir le Hy Kangoo de SymbioFcell. C'est une version du Kangoo ZE avec un prolongateur d'autonomie qui utilise une pile à combustible. La société, qui est basée à Grenoble, a collaboré avec le CEA pour intégrer cette pile, qui prend le relais des batteries lorsque le niveau de charge devient critique. Le Hy Kangoo a deux fois plus d'autonomie. En outre, la PAC fournit la chaleur nécessaire au chauffage sans faire appel aux batteries. Autre avantage : une recharge totale ne prend que 3 à 5 minutes au lieu de plusieurs heures pour les batteries classiques. SymbioFcell dispose en France de la première usine intégrant une ligne de production à l’échelle industrielle et de bout en bout de systèmes piles à hydrogène à destination des marchés du transport et de la mobilité.

Et en plus, comme ils sont sympas chez SymbioFcell, ils m'ont offert un flacon d'eau de pile. L'eau en question, qui est issue de la transformation chimique de l'hydrogène en courant électrique, vient de la green GT H2 ! Oui, il s'agit bien de l'eau issue de la pile à combustible de la voiture qui participera l'an prochain aux 24 Heures du Mans.

*Ce « road tour » organisé par H2moves Scandinavia et soutenu par le partenariat européen public/privé « Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking », est un projet qui vise à démontrer que la technologie est sûre et performante, et les véhicules disponibles. Il a également pour objectif de développer une mobilité hydrogène en Europe. Durant 5 semaines, H2moves Scandinavia va parcourir l’Europe de Hambourg à Copenhague, en passant par Hanovre, Bolzano, Paris, Cardiff, Bristol et Londres.

Le CEA et la filière hydrogène (troisième partie)

Dans ce troisième volet de cette série sur l'hydrogène, qui en comportera quatre, j'ai choisi de parler de la pile à combustible. Le CEA-Liten développe des piles pour l'automobile, avec des membranes échangeuses de protons (PEMFC, pour Proton exchange membrane fuel cell). On se souvient notamment de la pile de 80 kW, baptisée GENEPAC, et réalisée en partenariat avec PSA Peugeot Citroën. Présenté en 2006 et intégrée trois ans plus tard sur le concept 307 E-Pure, elle compte encore parmi les plus performantes dans le monde, en raison de son rapport puissance-compacité, (1,4 kW/kg et 2,1 kW/L).

Mais aujourd'hui, le CEA explore davantage la complémentarité de l'hydrogène avec le véhicule électrique à batterie. Ainsi, la pile à combustible devient en quelque sorte un prolongateur d’autonomie. Cette fonction a été démontrée, une fois de plus avec PSA, sur la 307 CC FISYPAC. La voiture comprenait une pile de 20 kW (avec 4 kg d’hydrogène embarqué dans des réservoirs sous pression à 700 bars), associée à un moteur électrique de 15 kW, pour une autonomie de près de 500 kilomètres.
Avec des batteries et des piles modulables selon la puissance souhaitée, le concept peut être décliné selon différents cahiers des charges.

A l'inverse des grands constructeurs, comme Daimler, Hyundai ou Toyota, le CEA a choisi de cibler les marchés de niche. C'est ainsi qu'il a choisi de transférer au savoyard Symbiofcell des technologies de la pile GENEPAC. C'est ainsi qu'est né le premier site français de production industrielle de pile à combustible pour les transports. Symbiofcell propose des chaînes de traction électrique pour des véhicules utilitaires très spécifiques – une dameuse par exemple – où la PAC peut présenter un réel avantage concurrentiel. Mais dans l'immédiat, son projet phare est le Kangoo ZE avec une pile à combustible en tant que prolongateur.
Le CEA a mis en place une ligne-pilote pour la conception et la fabrication de piles, notamment pour le compte de Renault et de Michelin.
Demain, nous conclurons cette série par le stockage de l'hydrogène.

La position de Renault sur l'hybride et le plug in (deuxième partie)

Après la présentation hier des projets de recherche de Renault dans l'électrique, publics mais peu médiatisés par la marque, j'en viens donc à la position sur le véhicule hybride. La question intrigue, car le constructeur ne communique que sur l'électrique pur. Pourtant, et la présentation qui a été faite à l'occasion d'un congrès sur le véhicule électrique et hybride (RHEVE 2011 à l'IFP Energies Nouvelles) en atteste, il y a bien des choses dans les tuyaux. Prenons l'exemple du Kangoo ZE avec prolongateur d'autonomie à l'hydrogène. Il y a apparemment plusieurs projets, dont un impliquant le français SymbioFcell (fournisseur de la pile à combustible) et le belge Solvay. En stockant 1 kg d'hydrogène à 350 bars, l'autonomie passe à 300 km. Un autre démonstrateur, avec Air Liquide et Intelligent Energy, est soutenu par le conseil général des Yvelines.

Ce n'est la première fois que Renault suit cette piste du prolongateur. Jusqu'en 2005, le constructeur français a vendu un Kangoo électrique avec range extender qui pouvait parcourir 160 km. Il faisait appel à un moteur de 500 cm3 d'origine Lombardini et développant 10 kW.

Une autre piste pour demain est le véhicule bi-mode. Ainsi, Renault est impliqué dans le projet VELROUE (Véhicule Utilitaire Léger hybride bi mode), labellisé par l’Ademe dans le cadre du Grenelle de l’Environnement et qui réunit plusieurs partenaires dont Michelin et l’IFP Energies Nouvelles. C'est encore une fois un Kangoo. Le démonstrateur fonctionne en deux modes :
- un mode électrique grâce à l’implantation de deux moteur-roues de technologie Michelin (Active Wheel) sur le train arrière qui, alimenté par un pack batterie, permet un déplacement en mode électrique en zone urbaine.
- un mode thermique optimisé pour sa consommation en usage extra-urbain et permettant de conserver l'autonomie d'un véhicule conventionnel, grâce à un moteur essence avec boîte automatique (ce dernier joue le rôle d'un range extender).

Ce n'est pas tout à fait de l'hybride, car il n’y a pas de lien énergétique entre le moteur thermique et le moteur électrique. Les deux modes pourront être opérants simultanément uniquement dans certains cas d’usages très spécifiques. A noter que le véhicule a du coup 4 roues motrices en mode électrique.

En fait, Renault a une vision bien particulière de hybride. Comme on l'a vu, il explore la piste du prolongateur d'autonomie sur de l'électrique pur. Mais, il n'exclut pas non plus l'hybride plug in avec une batterie pouvant apporter de 30 à 60 km d'autonomie en ville, en lien avec un moteur essence. L'objectif est de descendre à moins de 50 g de CO2 par km. A l'autre bout de la chaîne, le Stop and Start est arrivé sur la nouvelle génération de moteurs à essence et diesel Energy. Mais a priori, il n'y a toujours pas de "full hybrid" classique, essence ou diesel.