L’hydrogène vert est considéré comme une solution clé pour une transition énergétique durable. En France et dans le monde entier, les stations hydrogène dédiées à la mobilité se multiplient pour répondre à une demande croissante en énergie propre pour les véhicules légers comme les véhicules lourds. Avec l’entrée en vigueur de la directive AFIR (Alternative Fuels Infrastructure Regulation) le 12 octobre 2023, ce phénomène va s’accélérer. Cette directive européenne impose en effet le déploiement d’infrastructures pour les carburants alternatifs, dont l’hydrogène fait partie. L’ambition est de déployer, d’ici au 31 décembre 2030, des stations accessibles au public tous les 200 km le long des principaux axes du réseau RTE-T ainsi que dans les grands centres urbains. Mais comment fonctionnent ces stations et quels dispositifs de sécurité sont appliqués dans ces environnements ? Hyliko vous l’explique dans cet article.
Pourquoi une station hydrogène pour camions ?
Une station hydrogène, également connue sous le nom de station d’avitaillement en hydrogène, est une infrastructure de distribution de carburant où les véhicules fonctionnant à l’hydrogène peuvent faire le plein.
Pour encourager l’adoption de cette énergie, il est crucial de rendre les trajets longues distances simples et pratiques au même titre que le gazole, à commencer par disposer d’un nombre suffisant de stations. Ce que les acteurs du secteur œuvrent à mettre en place avec un développement florissant de stations hydrogène tout au long des routes stratégiques pour les transporteurs et autres conducteurs.
Il faut également que les stations soient adaptées aux spécificités des poids lourds : une masse d’hydrogène embarquée plus importante que dans les véhicules légers, une durée d’avitaillement la plus courte possible, une accessibilité garantie pour les longs véhicules type tracteurs équipés de remorque. Cela implique de concevoir des stations avec d’importants stocks internes d’hydrogène, équipés pour distribuer à haut débit (High Flow) vers les véhicules en 350 bars et en 700 bars (les véhicules lourds existant avec des réservoirs de l’une ou l’autre de ces pressions de service), et disposant de voies d’accès et d’implantation des équipements de distribution adaptés aux poids lourds (comme des pistolets exclusivement placés à gauche des véhicules, côté conducteur).
Il existe différents types de stations qui s’adaptent aux besoins et usages des utilisateurs : publiques, privées, fixes, mobiles comme le propose Atawey, dédiées véhicules lourds, mais pouvant également servir d’autres types de mobilités selon les niveaux de pression disponibles.
Ces stations sont publiques, de façon à faciliter l’essor de la mobilité hydrogène et également répartir les coûts de développement.
Hyliko, leader de la mobilité lourde hydrogène en France, propose une offre incluant la location de camions hydrogène, les services de gestion de flotte et de décarbonation et l’accès à un réseau de stations d’hydrogène vert adaptées à la mobilité lourde. Pour en savoir plus sur le réseau hydrogène d’Hyliko, n’hésitez pas à consulter notre page dédiée.
Comment fonctionne une station hydrogène ?
1. Fabrication
L’hydrogène destiné aux stations d’avitaillement peut être livré depuis des sites de production externes ou bien produit sur place à l’aide d’un électrolyseur, dans le cas le plus courant. À son arrivée, l’hydrogène est transféré dans des stockages spécifiques tels que des bouteilles, des tubes trailers ou des réservoirs dédiés.
2. Compression
L’hydrogène à l’état gazeux a une densité très faible, ce qui signifie qu’il prend beaucoup de place pour une masse donnée. Pour faciliter et rendre plus économique son transport et son stockage, il est nécessaire d’augmenter sa densité et donc de stocker plus d’énergie dans un espace réduit.
Pour être densifié, l’hydrogène est comprimé en appliquant des niveaux de pression élevés, entre 450 et 1000 bars. Plus la pression est haute, plus la quantité d’hydrogène stockée dans le réservoir est élevée.
La compression créant de la chaleur il est nécessaire de prévoir un refroidisseur pour compenser ce phénomène et maintenir une température de sécurité pour les équipements et pour les usagers.
3. Stockage de l’hydrogène
L’hydrogène comprimé se retrouve alors dans des « buffers », des réservoirs de stockage haute pression. Le stockage sous forme gazeuse à haute pression (généralement à 450 ou 1000 bars) est la plus courante, bien qu’une technologie sous forme liquide à des températures extrêmement basses (environ -253°C) fait l’objet de recherche et développement prometteurs.
4. Distribution de l’hydrogène
Le processus d’avitaillement est rapide et similaire à celui des stations-service traditionnelles. Quelques différences avec le gazole : l’unité de remplissage du véhicule est en bar et on parle du plein en kilogramme et non en litre.
Voici les étapes principales : La première étape est la connexion entre la borne de distribution, aussi appelée « dispenser », et le véhicule. Le conducteur connecte le véhicule à la pompe à hydrogène à l’aide d’un embout d’avitaillement. Il appuie sur un bouton qui lance la procédure automatique de remplissage. L’hydrogène est alors transféré du réservoir de la station au réservoir du véhicule. Ce processus prend environ 20 minutes pour un plein complet. Le refroidissement de l’hydrogène et la température extérieure sont des facteurs qui influent sur le temps d’avitaillement.
L’hydrogène stocké dans le réservoir du véhicule est ensuite converti en électricité par la pile à combustible.
5. Bloc froid
Les règles de fonctionnement des stations de distribution d’hydrogène interdisent de comprimer directement le gaz dans les réservoirs des véhicules. L’hydrogène stocké dans les buffers à une pression plus haute (500 ou 1000 bars) que les réservoirs des véhicules (350 ou 700 bars) permet un transfert sans recourir à un compresseur durant l’avitaillement.
Ce transfert d’hydrogène du buffer vers le véhicule est exothermique, c’est-à-dire qu’il dégage de la chaleur. Or les réservoirs des véhicules ne doivent pas dépasser 80°C.
Il est donc nécessaire de refroidir l’hydrogène. Les stations Hyliko disposent d’un bloc froid afin d’abaisser la température de l’hydrogène entre -10°C et -40°C. Cette action permet un avitaillement rapide tout en contenant la chaleur générée par la compression du gaz dans le réservoir afin de protéger ce dernier.
En l’absence de dispositif de refroidissement de l’hydrogène, les stations limitent drastiquement le débit d’hydrogène transféré au véhicule pour restreindre la chaleur dans le réservoir du véhicule, ce qui allonge significativement les durées des pleins.
Le pilotage de la vitesse de transfert de l’hydrogène de la station vers le véhicule est assuré par un protocole d’avitaillement. Les blocs froids des stations permettent l’emploi des protocoles d’avitaillement les plus rapides.
Quel est le dispositif de sécurité sur une station hydrogène ?
Les stations hydrogène font l’objet de nombreuses idées reçues. Pourtant, ce sont des environnements sous haute surveillance dont les dispositifs de sécurité sont encore plus poussés que dans une station d’avitaillement traditionnelle.
La sécurité est un aspect primordial couvrant plusieurs dimensions pour garantir la sûreté des usagers, de l’environnement et des opérations.
Voici les principales mesures de sécurité que l’on peut retrouver dans une station hydrogène :
• Sécurité de l’usager
Les utilisateurs n’ont pas besoin de porter des équipements de protection individuelle spécifiques pour l’hydrogène gazeux, contrairement à d’autres combustibles comme le GNL. En cas d’urgence, un interphone est à disposition près de l’aire de distribution pour toute communication nécessaire. De plus, il n’y a pas de risques liés à la présence d’hydrocarbures sur le site, éliminant ainsi les dangers de glissades et les risques chimiques associés.
• Sécurité environnementale
Les stations hydrogène ne rejettent aucun polluant au sol, dans l’air ou dans les eaux usées, ce qui minimise leur impact écologique.
• Sécurité antistatique
Le véhicule n’a pas besoin d’être mis à la terre manuellement, une tâche automatisée par le distributeur simplifiant ainsi le processus pour l’utilisateur.
• Sécurité des opérations d’avitaillement
Le processus de remplissage est automatisé, sécurisé et ponctué de tests de fuite. Une communication par infrarouge peut être établie en soutien entre le véhicule et la station.
• Surveillance 24/7 de l’installation
Les stations bénéficient d’une surveillance continue des zones d’avitaillements, des équipements sous pression, des stocks d’hydrogène et des systèmes de distribution ainsi que de tout type d’alertes garantissant une réactivité immédiate en cas de problème.
• Système de sécurité avancé
Les stations sont équipées d’un système de sécurité avancé. La gestion automatisée des surpressions permet d’éviter les explosions. Il est obligatoire d’installer des capteurs hydrogène dans les espaces et les équipements fermés pour détecter les fuites. À l’extérieur, il est possible d’utiliser des capteurs d’hydrogène sonores ou encore des thermiques pour repérer les fuites et surtout les incendies d’hydrogène, invisibles à l’œil nu. Ces derniers dispositifs sont non obligatoires mais quelques rares opérateurs, dont Hyliko, les disposent sur site. Enfin, la vidéosurveillance continue assure une surveillance complète de l’installation.
• Contrôle régulier de l’installation
Un contrôle hebdomadaire de bon fonctionnement est effectué, soit à distance, soit sur site, conformément à la charte de la station. Hyliko a opté pour cette seconde option.
• Dispositif d’arrêt d’urgence
Un bouton d’arrêt d’urgence est disponible à proximité du distributeur, similaire aux autres stations-service, permettant une intervention rapide en cas de besoin.
Ces mesures assurent une sécurité maximale pour les usagers, l’environnement et les opérations, rendant les stations hydrogène fiables et sécurisées.
Les stations d’avitaillement sont une pièce essentielle du paysage de l’hydrogène. Leur multiplication facilite l’adoption des véhicules hydrogène qui émergent comme solution d’avenir pour une mobilité zéro émission. Pour soutenir cette transition, Hyliko et ses partenaires garantissent la plus grande couverture d’hydrogène vert en France grâce à l’ouverture de stations situées dans des bassins stratégiques. Ces écosystèmes reliés entre eux au niveau national puis interconnectés aux corridors européens permettent aux transporteurs d’assurer leurs missions de manière décarbonée.
