Le projet AZETEC présente un camion de 63,5 tonnes fonctionnant à l’hydrogène et aux piles à combustible

Le projet Alberta Zero Emission Truck Electrification Collaboration (AZETEC) a occupé le devant de la scène lors de l’Industry Innovations Expo de l’Alberta Motor Transport Association, le 26 septembre, lorsque les panélistes ont partagé leurs connaissances sur le développement d’un camion à pile à combustible à l’hydrogène de 63,5 tonnes.

Le camion participera au premier projet pilote commercial d’utilisation de l’hydrogène dans le transport de marchandises lourdes en Alberta, et il est arrivé à Edmonton la semaine dernière.

Les acteurs du secteur comme Dana, Hydrogen Technology and Energy Corporation (HTEC), Suncor Energy, Ballard Power Systems et d’autres ont discuté des défis et des réussites du projet.

«Cela n’a pas toujours été facile, cela n’a pas toujours été rapide, mais ce que nous sommes venus vous dire aujourd’hui, c’est que cela fonctionne», a déclaré Steve Slesinski, directeur de la planification mondiale des produits chez Dana, qui a fourni des composants essentiels pour le développement du camion AZETEC. «Tous les problèmes de système que nous avons rencontrés ont été résolus en équipe.»

Percées en matière d’ingénierie, défis techniques

D’un point de vue technique, le développement par Dana de l’essieu électronique Zero-8 a été l’une des réalisations les plus importantes, a déclaré M. Slesinski.

«Sous le camion, vous pouvez voir le grand essieu électrique qui propulse le véhicule. Nous avons également les moteurs, les onduleurs, les contrôleurs, ainsi qu’un deuxième essieu moteur, ce qui est unique», a expliqué M. Slesinski. Cette configuration à deux essieux était essentielle pour répondre aux exigences du projet en matière de poids et de puissance. L’intégration réussie de ces systèmes a constitué une réalisation technique importante, d’autant plus que Dana travaille généralement directement avec les fabricants, mais qu’elle a dû assumer elle-même ce rôle pour ce projet.

«Nous avions une bonne vision, une bonne idée, mais nous avons dû inventer beaucoup de choses au fur et à mesure», a affirmé M. Slesinski, évoquant la flexibilité et l’adaptabilité qui se sont avérées cruciales pour relever les défis techniques, notamment la coordination des deux essieux moteurs avec le contrôle électronique de la stabilité, les systèmes ABS, et le respect des normes de sécurité des véhicules canadiens.

«L’un des essieux est en fait un essieu à trois vitesses, et l’autre est un essieu à vitesse nulle», a indiqué M. Slesinski. «L’intégration de ces systèmes a donc constitué un nouveau défi, en tenant compte de la dynamique du véhicule et de l’augmentation de poids que nous avons dû réaliser en renforçant le cadre et en installant la pile à combustible dans ce véhicule.»

Ce n’est pas le seul défi auquel le projet AZETEC a été confronté : l’intégration des composants du prototype et la coordination des efforts entre plusieurs fournisseurs n’ont pas non plus été une tâche facile.

«Beaucoup de nos partenaires, comme Dana, ont commencé avec des composants prototypes, nous avons donc rassemblé toute une série de composants prototypes et nous nous attendions à ce qu’ils fonctionnent tous ensemble correctement la première fois», a souligné M.Slesinski, ajoutant qu’un autre problème clé avait trait à l’infrastructure de l’hydrogène qui a posé des défis logistiques pendant les essais des véhicules, bien que des améliorations soient attendues à mesure que la disponibilité de l’hydrogène s’étend en Alberta. Il a ajouté que l’interruption de la chaîne d’approvisionnement mondiale pendant la pandémie a également posé un problème, étant donné que le travail sur le prototype a commencé en 2019.

Infrastructures pour l’hydrogène et normes pour les piles à combustible

HTEC, une entreprise de Vancouver spécialisée dans la technologie de ravitaillement en hydrogène, a joué un rôle important en veillant à ce que le camion d’AZETEC dispose de l’infrastructure nécessaire pour faire le plein et fonctionner efficacement.

L’une des premières tâches a été d’améliorer l’approvisionnement en hydrogène pour répondre aux exigences de qualité des piles à combustible, a expliqué Patrick Ouellette, vice-président des stations et de l’infrastructure de distribution de HTEC.

Suncor Energy, l’un des principaux fournisseurs d’hydrogène pour l’AZETEC, a présenté les mesures qu’elle a prises pour purifier l’hydrogène.

«Pour que les piles à combustible fonctionnent correctement, l’hydrogène doit être pur à 99,999 % et contenir très peu d’eau et d’impuretés», explique Jon Remmer, responsable de l’hydrogène propre et du développement en aval à Suncor. L’hydrogène provient de la raffinerie Suncor d’Edmonton et est purifié à l’aide d’un absorbeur à pression variable (APV), qui élimine les impuretés.

Une fois purifié, l’hydrogène est comprimé à 450 bars et transféré dans des remorques de ravitaillement mobiles qui l’acheminent vers des stations de ravitaillement désignées. M. Remmer a souligné que si l’infrastructure fonctionne, l’expertise locale en matière de manipulation et d’essai de l’hydrogène fait défaut.

«Dans l’ouest du Canada, nous n’avons pas la capacité de tester cela maintenant. Nous devons donc envoyer ces échantillons en Californie», a-t-il souligné, ajoutant que la mise en place de capacités d’essai locales constituera une étape cruciale pour développer l’utilisation de l’hydrogène en Alberta.

Compte tenu de l’emplacement de la raffinerie à Edmonton et des limites du ravitaillement direct, l’hydrogène a dû être transporté. «La remorque est déplacée chaque jour vers un point de distribution», indique M. Ouellette. «HTEC a également fourni un distributeur pour le ravitaillement du véhicule.»

Alors que le système a été mis en service en juin 2023, quelques difficultés sont apparues.

«Au moment où le projet a démarré, nous étions tous habitués à ce que les véhicules commerciaux lourds soient alimentés à 350 bars, de sorte que les 700 bars sont arrivés après le démarrage du projet. Tout a donc été spécifié pour 450 bars, ce qui permet de ravitailler les véhicules à 350 bars. Nous disposons de ce que nous appelons une armoire d’alimentation. C’est là que le camion et la remorque se connectent à l’équipement pour être ravitaillés en toute sécurité pendant plusieurs heures. Enfin, il y a une salle électrique où se trouve l’équipement de contrôle du système.»

M. Ouellette a expliqué que le système ayant été conçu pour fonctionner en continu, il n’aimait pas vraiment les arrêts et les démarrages lors des tests. «Nous corrigeons cela au fur et à mesure», a-t-il ajouté, précisant que le système fonctionnera de manière plus fluide lorsque les camions commenceront à être utilisés régulièrement.

HTEC a également mis au point des «blocs d’énergie», des faisceaux de cylindres à haute pression fabriqués localement en Alberta, qui peuvent contenir plus de 500 kg d’hydrogène. Ces cubes sont transportés sur des remorques à plateau, et un module de transfert de gaz (GTM) est utilisé pour remplir les camions. Le GTM permet de transférer l’hydrogène en toute sécurité grâce à des dispositifs de sécurité intégrés tels que la détection d’incendie, la détection de fuites d’hydrogène et des limites de débit pour éviter la surchauffe.

Outre la construction et la gestion de l’infrastructure de l’hydrogène, HTEC continue d’assurer la maintenance et l’assistance technique. «Une grande partie de mon équipe d’ingénieurs a contribué à ce projet, et nous continuons à envoyer des techniciens à la raffinerie pour aider à la maintenance préventive et à l’exploitation du système», a affirmé M. Ouellette.

Collecte de données pour orienter les prochaines décisions

Maintenant que l’infrastructure de l’hydrogène est en place et que les défis techniques ont été relevés, l’un des nouveaux objectifs du projet AZETEC est la collecte de données et l’évaluation des performances.

Mahdi Shahbakhti, professeur d’ingénierie mécanique à l’université de l’Alberta, a expliqué que les camions seront équipés de divers capteurs pour mesurer la consommation d’énergie, les conditions météorologiques et les performances sous différentes capacités de charge.

Les performances du camion à l’hydrogène seront comparées à celles d’un camion diesel dans différents scénarios, tels que la montée de collines, la conduite sous forte charge et l’utilisation dans les conditions hivernales extrêmes de l’Alberta.

«Grâce à tous les essais que nous prévoyons, nous pourrons nous faire une idée précise des performances de ces camions.»

Jeff Grant, vice-président de HTEC chargé des solutions de transport, a ajouté que la prochaine étape consistera à passer à une échelle supérieure. «Nous devons passer à l’échelle qui permettra de réduire les coûts», a-t-il déclaré, suggérant que l’Alberta aura besoin d’un solide réseau de stations de ravitaillement en hydrogène et de davantage d’installations de production d’hydrogène à faible intensité de carbone pour faire des camions à hydrogène une option réalisable pour les flottes de toute la province.

M. Grant a également souligné l’importance de créer des incitations financières pour rendre les camions à hydrogène compétitifs par rapport à leurs homologues diesel.