Freudenberg et Quantron développent un système de pile à hydrogène pour camions

Freudenberg Sealing Technologies et le spécialiste de la transformation de camions Quantron AG s’associent pour un transport lourd sans émissions. Un système de pile à hydrogène spécial doit être développé, qui sera bientôt testé sur la route. Le projet est soutenu par le ministère bavarois de l’Économie, du Développement régional et de l’Énergie.

(Weinheim/Bergstrasse) Freudenberg Sealing Technologies commence le développement d’un système de pile à hydrogène spécial pour camions lourds. L’entreprise collabore avec Quantron AG, un spécialiste de la transformation de véhicules utilitaires. Les résultats de développement doivent être testés sur la route dans un délai très court. Le projet est financé par le programme de recherche énergétique du ministère bavarois de l’Économie, du Développement régional et de l’Énergie.

Les camions lourds de 40 tonnes sont les titans des autoroutes. En raison de leur grand volume de chargement, ils sont très appréciés des entreprises de transport. Bien que des technologies modernes aient été introduites ces dernières années dans cette catégorie de poids, améliorant l’écologie, la sécurité et l’efficacité, la consommation et les émissions restent encore élevées. Cela est particulièrement vrai au sein de l’UE, où les camions représentent 25 % des émissions totales de CO₂ dans le secteur des transports. Alors que les véhicules électriques à batterie peuvent être utilisés de manière efficace et respectueuse de l’environnement dans les zones urbaines, la technologie des piles à hydrogène est le facteur clé pour une logistique sans émissions sur de longues distances et avec des charges utiles plus élevées. En effet, les véhicules utilitaires entièrement électriques à batterie ne sont pas adaptés à l’exploitation quotidienne en raison de la longue durée de charge et des autonomies limitées dues à des densités énergétiques plus faibles. La batterie perd considérablement son autonomie en cas de circulation dense ou de bouchons. Un arrêt de ravitaillement supplémentaire, long et chronophage, est économiquement inefficace. De plus, un entraînement électrique à batterie nécessite des concessions sur la charge utile possible.

Alternative au camion de 40 tonnes à moteur diesel

C’est pourquoi Freudenberg Sealing Technologies souhaite, avec ses activités liées aux piles à hydrogène, non seulement rendre le transport lourd sans émissions, mais aussi créer des solutions d’entraînement économiquement viables. L’année dernière, l’entreprise avait déjà lancé des projets de développement pour des bus et des navires de croisière avec des partenaires tels que FlixBus et Meyer Werft. Maintenant, Freudenberg veut développer et produire des solutions pour camions dans la catégorie de poids des 40 tonnes avec le spécialiste de la transformation de véhicules utilitaires Quantron, afin de créer une alternative à faibles émissions au camion lourd conventionnel à moteur diesel. Il s’agit de vérifier la fonctionnalité, l’adéquation à l’usage quotidien et la robustesse du système des systèmes de piles à hydrogène lors de tests en conditions réelles. Le projet est soutenu par le programme de recherche énergétique du ministère bavarois de l’Économie, du Développement régional et de l’Énergie et est l’un des premiers projets à soutenir explicitement le développement d’une pile à hydrogène pour une utilisation dans des véhicules utilitaires lourds. Dès le milieu de 2021, un premier véhicule de test avec la nouvelle technologie d’entraînement devrait être sur les routes de Bavière. Le véhicule, nommé Energon, a été présenté au public début août.

« Les camions à hydrogène sont la seule alternative économique et sans émissions qui permet de grandes charges utiles ainsi que des autonomies significatives et des cycles de ravitaillement rapides », déclare Dr. Manfred Stefener, vice-président des systèmes de piles à hydrogène chez Freudenberg Sealing Technologies. « C’est pourquoi nous sommes impatients de créer, avec Quantron AG, des applications de piles à hydrogène spécifiquement adaptées aux points de charge et d’exploitation maximaux des camions. »

Focalisation claire sur le camion lourd

Les piles à hydrogène pour camions doivent couvrir des profils de charge et d’exploitation complètement différents de ceux des voitures particulières : une voiture particulière roule en moyenne au maximum une heure par jour et reste à l’arrêt les 23 heures restantes. C’est pourquoi les systèmes pour voitures particulières ne sont conçus que pour 5 000 à 8 000 heures de fonctionnement. En revanche, les systèmes pour camions nécessitent une durée de vie d’au moins 35 000 heures. En effet, les véhicules utilitaires gagnent leur vie uniquement grâce à un fonctionnement fiable et continu.

En se concentrant sur le camion lourd, le projet actuel comprend d’autres innovations. Cela inclut par exemple l’utilisation systématique de combinaisons de matériaux optimisant la durée de vie et le développement des interfaces pour une application optimisée en termes d’espace dans un véhicule utilitaire. Cela permet d’effectuer des travaux d’entretien, de réparation et de remplacement avec un minimum d’effort à tout moment et, grâce à la normalisation, de couvrir un maximum de types de véhicules. Les systèmes de piles à hydrogène déjà disponibles sur le marché ont été initialement développés pour les voitures particulières. En revanche, pour les applications lourdes, tous les aspects de conception essentiels du système doivent être optimisés pour de longues durées de vie.

« L’objectif est de rendre la pile à hydrogène adaptée à une longue durée de vie et à de réels profils de charge lourde, de surpasser le diesel en termes de coût total de possession [TCO] et de mettre sur le marché une alternative durable et sans émissions dans le transport lourd », résume Dr. Stefener.

Freudenberg Sealing Technologies soutient depuis des décennies les fabricants de voitures et de véhicules utilitaires dans la réduction de la consommation et des émissions des moteurs à combustion grâce à des innovations en matière de joints. Au milieu des années 1990, le groupe Freudenberg a commencé à développer des composants techniquement exigeants pour les piles à hydrogène et les batteries dans le cadre de la recherche de concepts de propulsion alternatifs. L’entreprise a notamment développé des membranes de diffusion de gaz (GDL) prêtes pour la production en série, des humidificateurs, des solutions de filtration ainsi que des joints pour le stack de piles à hydrogène.

Profondeur de création de valeur unique en interne

Début 2018, Freudenberg Sealing Technologies a stratégiquement complété ce savoir-faire par l’acquisition du fabricant de piles à hydrogène Elcore. L’entreprise offre désormais à la fois une compétence systémique globale et une profondeur de création de valeur dans les composants clés de la pile à hydrogène. Peu de temps après, l’entreprise a également acquis une expertise technologique importante dans le domaine des batteries grâce à sa participation au fabricant américain de batteries XALT Energy. De cette manière, l’entreprise s’est positionnée de manière unique sur le marché dans le domaine des entraînements alternatifs ou électriques avec les deux technologies d’avenir que sont la batterie et la pile à hydrogène.

Freudenberg Sealing Technologies dispose ainsi d’une profondeur de création de valeur unique tant pour les batteries que pour les piles à hydrogène : la fabrication de membranes de diffusion de gaz, de matériaux d’étanchéité optimisés pour la perméation et de catalyseurs en interne constitue la base d’un ensemble membrane-électrode (MEA) entièrement intégré et le point de départ pour la pile à hydrogène pour camions de demain. « Assembler uniquement des composants achetés n’est pas une solution pour les piles à hydrogène lourdes de demain en grandes quantités », déclare Claus Möhlenkamp, PDG de Freudenberg Sealing Technologies. Au lieu de cela, l’entreprise se concentre sur la conception du système global et le développement ciblé de ses compétences en matière de matériaux et de conception au niveau des composants et des systèmes. « Avec ce projet de recherche et développement, nous poursuivons de manière cohérente notre stratégie de piles à hydrogène pour les applications lourdes », ajoute Möhlenkamp. « Grâce à la coopération avec Quantron AG, nous pouvons mettre sur la route les derniers résultats de recherche du groupe Freudenberg pour les piles à hydrogène de camions dans les plus brefs délais. »

Photo © Freudenberg Sealing Technologies

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