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Mise en place d'un réseau de bus à moteur électrique alimenté par pile à combustible à hydrogène en Wallonie
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Type de document : Mémoire/PFE
Nombre de pages : 87
Format : .Pdf
Taille du fichier : 2.45 MB
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Extraits et sommaire de ce document
Dans la société actuelle, la question d'un avenir propre est un enjeu majeur. Développer un futur responsable est une problématique importante de nos décennies. Il y a obligation de modifier l'utilisation des ressources pour garantir leur préservation. Comme l'écrit Pascal Lamy dans la préface du livre de Pierre-Etienne Franc1, nous devons promouvoir un modèle de croissance moins destructeur pour l'environnement.
Les ressources les plus marquantes sur lesquelles nous devons changer à moyen terme notre mode d'utilisation sont les hydrocarbures comme le charbon, le gaz naturel et, surtout, le pétrole. Les réserves tendent à s'appauvrir et ce carburant a des effets néfastes sur notre planète. Pourtant, il continue à jouer un rôle important dans nos sociétés car elles en sont dépendantes.
Maintenant qu’il a atteint ses limites d'utilisation, il faut de toute urgence trouver son remplaçant. Depuis plusieurs années, les entreprises de transport, de chimie et d’ingénierie orientent leurs recherches vers le développement de nouvelles technologies de motorisation ou de carburants écologiques. Le secteur des transports est très vaste car il regroupe les différentes catégories de locomotion − routier, aérien, ferroviaire et maritime – que nous utilisons tous quasi quotidiennement.
L'Union européenne insiste sur le rôle d'acteur économique clé de ce secteur qui représente 548 milliards d’euros et génère 11 millions d'emplois2. Elle se fixe deux grands défis. Le premier est la fin de la dépendance au pétrole car, actuellement, elle en importe à hauteur de 87 % de ses besoins. Le second est la diminution des émissions de gaz à effet de serre. Elle souhaite réduire, d'ici à 2050, les émissions de 60 % par rapport aux niveaux de 1990 afin de limiter le réchauffement planétaire à 2 °C. Ainsi, depuis ces vingt dernières années, elle encourage les pays à mener des politiques « efficaces, sûres, fiables et durables » et elle soutient un transport intelligent, respectueux de l'environnement.
La technologie de propulsion présentée dans ce travail sont les moteurs électriques alimentés par pile à combustible à hydrogène. Modèles d'avenir, ils représentent une réponse à l’objectif de transports propres car ils garantissent une performance opérationnelle zéro-émission.
La seule émission en aval est de la vapeur d’eau et cette motorisation peut être appliquée à tous les véhicules. Le marché est incroyablement prometteur. Selon une étude mondiale de quantification4, l'énergie hydrogène pourrait générer, d’ici 2050, un chiffre d'affaires de 2,5 trillions de dollars par an, créer plus de 30 millions d'emplois et contribuer à économiser annuellement 6 giga tonnes de CO2.
Plutôt que d'aborder le développement des voitures dont plusieurs constructeurs ont démarré la production et la commercialisation, ce travail analyse le développement des transports en commun. Changer le réseau des bus en un réseau équipé de moteurs non polluants, sans émission directe, représenterait une opportunité à ne pas manquer.
La densification des villes et les rythmes urbains mettent les bus au centre du débat sur les problématiques environnementales. Des transports publics propres vont permettre d'obtenir des villes plus saines et plus agréables à vivre. Délaisser sa voiture au profit des transports groupés constitue déjà un geste en faveur du désengorgement et de la lutte contre le dérèglement climatique. Néanmoins, maintenant, il est temps d'aller beaucoup plus loin. Il faut tendre de toute urgence vers un monde décarboné.
Dans la suite de ce travail, je désignerai les bus à moteur électrique alimenté par pile à combustible à hydrogène par l'abréviation FC bus, pour fuel cell electric buses. L’analyse s’articule selon un plan en trois chapitres. Les deux premiers chapitres sont consacrés à la présentation de l’hydrogène et des transports en commun, avec l’explication de la technologie de la pile à combustible.
Le troisième chapitre est séparé en deux parties : la première détaille le coût d’un FC bus, en comparaison avec les autres modes de propulsion, et la seconde étudie la concrétisation d’un réseau en Wallonie et à Liège, de la production d’hydrogène à la distribution.

I. L’HYDROGENE
1 L'hydrogène et ses modes de production
1.1 L’hydrogène, vecteur énergétique
1.2 Les modes de production
1.3 Les coûts de production
2 Les propriétés du gaz
2.1 L’énergie du futur
2.2 Les risques d’inflammabilité et de détonation
2.3 Synthèse
II. LES TRANSPORTS EN COMMUN ET LES NOUVELLES TECHNOLOGIES
1 La situation des transports en commun en Belgique
1.1 Une compétence fédérée
1.2 Les chiffres du groupe TEC
1.3 Les missions du TEC
2 Les bus et le carburant diesel
2.1 Vers la fin de la propulsion au diesel
2.2 Les alternatives choisies aux bus diesel
3 Les FC Bus
3.1 La pile à combustible
3.2 Le fonctionnement des FC bus
3.3 Les avantages et les inconvénients
3.4 Les projets de développement
III. ETUDE DE LA MISE EN APPLICATION D’UN RESEAU DE FC BUS EN WALLONIE ET A LIEGE
1 Le coût total de possession
2 Les composantes de coût d’un bus
2.1 Le coût d'acquisition : achat, financement et dépréciation
2.2 Le coût de propriété : utilisation, carburant, maintenance, personnel et fiscalité
2.3 Le coût de démantèlement ou de retrait de service
2.4 L’objectif d’une économie d'échelle
3 Les composantes de coût des infrastructures
4 Le coût des externalités
4.1 Le coût psychologique
4.2 Les nuisances sonores
IV. ETUDE DE LA MISE EN APPLICATION D'UN RESEAU DE FC BUS EN WALLONIE ET A LIEGE - PARTIE II : LA SUPPLY CHAIN
1 La production
1.1 La production sur-site
1.1.1 La théorie
1.2 La production externe
2 La distribution
2.1 Le transport par train
2.2 Le transport par pipeline
2.3 Le transport par camion
3 Le stockage
3.1 La production sur-site
3.2 La production externe
4 Les stations-services
4.1 La situation actuelle
4.2 La concrétisation
4.3 La faisabilité
5 Le schéma récapitulatif de la supply chain
5.1 La production sur-site
5.2 La production externe
6 La ville de Liège
V. POTENTIALITES DE LA TECHNOLOGIE
1 Les voitures et les camions
2 Les trains et tramways
3 Les vélos et les bateaux
4 Les chariots élévateurs et les équipements stationnaires
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