Technologie de pile à combustible Linde
En avant vers l’hydrogène
La gestion de l’énergie joue un rôle toujours plus fondamental dans la réussite d’une entreprise, d’autant plus en intralogistique. Doter les chariots élévateurs du système d’entraînement adéquat a un effet direct sur les performances, le contrôle des coûts et la durabilité. C’est pourquoi Linde propose une large palette de solutions énergétiques adaptées aux différents besoins. Y figurent notamment des chariots élévateurs à l’hydrogène, dotés d’un système hybride composé d’une pile à combustible et d’une batterie au lithium-ion.
Même si son utilisation se limite à un domaine d’application restreint, l’hydrogène constitue sans aucun doute l’un des piliers du mix énergétique de demain. Grâce à son excellente densité énergétique rapportée à la masse, l’hydrogène offre environ trois fois plus d’énergie que l’essence. Les systèmes de piles à combustible permettent par ailleurs un ravitaillement rapide, pour assurer une disponibilité maximale des chariots. Si elles sont ravitaillées avec de l’hydrogène vert, les piles à combustible ne génèrent même aucune émission, réduisant ainsi l’empreinte carbone.
Le miracle de l’hydrogène : l’énergie des piles à combustible
Les chariots dotés d’un système hybride composé d’une pile à combustible et d’une batterie sont à la base des chariots électriques qui utilisent l’hydrogène comme source d’énergie. L’électricité est ensuite directement produite dans le chariot élévateur. Tous les éléments requis sont intégrés au Battery Replacement Modul (BRM), dont les dimensions sont équivalentes à celles d’un coffre de batterie standard.
Dans les stacks de la pile à combustible, l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’air ambiant, générant de l’électricité, de l’eau et de la chaleur (combustion froide). L’énergie produite recharge une batterie lithium-ion intégrée, qui sert de réservoir tampon, alimente le chariot en électricité en fonctionnement normal et stocke l’électricité récupérée lors du freinage. Si une utilisation particulièrement intensive requiert des performances élevées, les stacks peuvent par ailleurs fournir directement de l’énergie au chariot.
Les chariots à pile à combustible n’étant pas rechargés, mais ravitaillés, les temps d’arrêt habituels d’un chariot électrique devant un chargeur ou une prise sont éliminés.
Au quotidien, les chariots s’utilisent comme des modèles thermiques classiques : après quelques minutes à la pompe, ils sont de nouveau totalement opérationnels. En fonction du type de chariot, un ravitaillement peut suffire pour une journée de travail complète.
Récapitulatif des avantages
Quand l’utilisation de l’hydrogène présente-t-elle un intérêt ?
Malgré ses nombreux avantages, la technologie de l’hydrogène ne constitue pas la solution la plus pertinente pour tous les cas d’utilisation. Pour que son utilisation soit rentable, certains critères doivent être remplis. Une certaine taille de flotte est notamment requise, ainsi qu’un certain nombre d’heures de fonctionnement.
Le récapitulatif suivant permet de déterminer quand les systèmes de pile à combustible s’avèrent particulièrement intéressants, et quels secteurs peuvent en profiter le plus.
Exploitation optimale
C’est quand ils sont utilisés en permanence que les chariots élévateurs à l’hydrogène s’avèrent particulièrement efficients et durables, car les démarrages et arrêts répétés entraînent une dégradation plus rapide de la pile à combustible. Le mieux est d’utiliser cette technologie sur deux voire trois équipes. Pour une utilisation inférieure à 1 200 heures de fonctionnement par an, l’utilisation de systèmes de piles à combustible ne se justifie moins d’un point de vue technique et économique. Dans les secteurs où une utilisation 24 h/24 est prévue, par exemple dans les industries automobiles et de sous-traitance, il constitue en revanche une alternative très intéressante aux chariots thermiques et aux modèles électriques avec batterie à plomb ouvert.
Normes d’hygiène strictes
Par rapport à une batterie à plomb ouvert, la pile à combustible présente l’avantage de n’occasionner aucune contamination par des acides ou d’autres produits chimiques. Cette alternative propre peut donc être utilisée même dans les secteurs où les normes d’hygiène sont très strictes, par exemple dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique.
Nombre minimum de chariots
En général, le recours à des chariots à l’hydrogène s’avère pertinent à partir de plus de 20 chariots élévateurs utilisés de manière intensive. En effet, le coût d’investissement est relativement élevé. La mise en place d’une solution d’hydrogène impose non seulement d’acheter les chariots correspondants, mais également d’investir dans l’infrastructure ad hoc. Plus la flotte et l’utilisation par chariot et par an sont importantes, plus vite l’utilisation de l’hydrogène sera rentabilisée.
Infrastructure disponible
La disponibilité d’hydrogène sur place est déterminante pour assurer une utilisation efficiente de cette technologie. Globalement, c’est lorsque de l’hydrogène (et donc l’infrastructure correspondante) est déjà disponible sur place que les chariots élévateurs à pile à combustible s’avèrent le plus intéressants. Cela peut par exemple être le cas si de l’hydrogène est généré comme sous-produit, utilisé dans le processus de production, ou si la centrale thermique et la flotte de camions fonctionnent déjà à l’hydrogène. Dans toutes ces situations, les conditions sont idéales pour assurer une utilisation rentable de chariots à l’hydrogène. Si l’infrastructure d’hydrogène doit être créée, la rentabilité doit être calculée au cas par cas.
Alimentation électrique limitée
Facile à transporter, l’hydrogène peut être utilisé dans des endroits où l’approvisionnement en électricité est impossible ou extrêmement difficile. Il peut ainsi arriver que l’infrastructure énergétique d’une entreprise ne suffise pas pour convertir toute la flotte de chariots à un entraînement lithium-ion (risque de pics de charge pendant les procédures de recharge). Dans ce cas, l’hydrogène représente une alternative performante, à faibles émissions et flexible.
Subventions
En raison de l’investissement élevé qu’implique la création de l’infrastructure, le recours à des chariots à pile à combustible ne s’avère généralement rentable qu’avec les subventions correspondantes. Il existe de nombreux programmes de financement au niveau européen, national et régional. En fonction des programmes, la subvention peut porter sur les chariots ou l’infrastructure d’hydrogène, le volume d’émissions de CO2 économisé étant le principal facteur d’attribution. Plus cette économie sera élevée, plus le projet a de chances d’obtenir la subvention.
Tout à l’hydrogène : les solutions Linde
Dès l’an 2000, Linde a développé un premier chariot élévateur à pile à combustible entièrement fonctionnel. Près de dix ans plus tard, nous étions le premier constructeur d’Europe à produire des chariots à l’hydrogène en série. Aujourd’hui, 80 % de nos séries sont disponibles avec entraînement à l’hydrogène sur demande. Cela inclut :
- Les transpalettes
- Les chariots à double niveau
- Les gerbeurs
- Les préparateurs de commandes
- Les tracteurs
- Les chariots à mât rétractable
- Les chariots frontaux
Le système de pile à combustible « Linde HyPower »
Même pour la technologie d’hydrogène, Linde propose des solutions complètes. Nos clients obtiennent les chariots, les systèmes de pile à combustible et le service correspondant auprès du même fournisseur. Au centre de développement de Linde à Aschaffenbourg, nous avons développé le système hybride de pile à combustible 24 V Linde HyPower, qui offre de nombreuses améliorations aux utilisateurs :
- Stacks performants et grande batterie Li-Ion
- Niveau de puissance constant
- Énergie maximale lors des pics d’activité
- Directement prêts à l’emploi, sans démarrage
- Longue durée de vie de l’ensemble du système
- Fonctionnement particulièrement silencieux
- Intégration optimale aux chariots Linde
La nouvelle Linde HyPower 24V Fuel Cell est disponible pour différents transpalettes, gerbeurs, chariots à double niveau, préparateurs de commandes et tracteurs.
Incontournable
Une question d’infrastructure
Si les chariots à l’hydrogène présentent de nombreux avantages, ils imposent néanmoins aussi un véritable défi en matière d’infrastructure. L’hydrogène requis est livré par camion-citerne ou pipeline, ou est généré directement par l’entreprise sur son propre terrain. Si les entreprises souhaitent produire leur propre hydrogène, de l’énergie supplémentaire sera nécessaire pour faire fonctionner l’installation d’électrolyse.
Rien que pour le transport et le stockage, certains éléments doivent être mis en place, comme des réservoirs, des conduits ou des cuves à haute pression.
Afin de réduire les coûts et les émissions de CO₂, il est possible d’utiliser de l’électricité issue d’éoliennes ou d’installations photovoltaïques. La mise en œuvre d’une infrastructure d’hydrogène propre implique d’importants travaux et investissements. C’est pourquoi les chariots à pile à combustible s’avèrent surtout pertinents lorsque l’entreprise utilise déjà de l’hydrogène à d’autres fins, ou en génère comme sous-produit de son processus de production.
De la production au ravitaillement : Linde exploite sa propre infrastructure d’hydrogène
Depuis mai 2023, Linde exploite sa propre infrastructure d’hydrogène sur son site d’Aschaffenbourg. De l’hydrogène vert y est produit par électrolyse à partir d’électricité verte certifiée. L’infrastructure de Linde permet de ravitailler en hydrogène 21 chariots dotés d’un entraînement hybride à pile à combustible. Linde renforce ainsi son savoir-faire concernant cette technologie d’avenir qu’est l’hydrogène.
La technologie de l’hydrogène en pratique
Une étude menée avec le groupe BMW confirme la rentabilité de cette technologie
Dès 2013, nous avons testé la rentabilité et les possibilités techniques de la technologie de pile à combustible avec le groupe BMW et le département Technique de manutention, flux des matériels et logistique de l’université technique de Munich (TUM). Dans ce cadre, des chariots élévateurs à hydrogène de l’usine de carrosserie de BMW à Leipzig ont réalisé plus de 20 000 heures de fonctionnement.
Résultat : l’entraînement à l’hydrogène a séduit par son excellente disponibilité et son respect de l’environnement. À l’époque déjà, le constat était clair : cette technologie était prête à être lancée sur le marché, et rentable dans certaines conditions.
Une logistique industrielle efficace chez Mercedes-Benz
Sous le slogan « Daimler Goes Green », Mercedes-Benz teste actuellement l’utilisation de chariots élévateurs dotés d'un entraînement à pile à combustible. Ce test se déroule dans la plus grande usine de construction de Sprinter du monde à Düsseldorf. Ici, on fabrique le célèbre utilitaire sur trois équipes.
La technologie de la pile à combustible permet de gagner du temps et d’éliminer les coûts de personnel liés aux changement de batteries. En seulement trois minutes, la pile à combustible est ravitaillée en hydrogène, et le chariot élévateur est prêt à l’emploi. La technologie crée donc les conditions idéales pour un changement d’équipe parfaitement fluide.
