Toyota teste un générateur électrique hybride

Le constructeur expérimente un système de production d’électricité alimenté au gaz naturel, capable de récupérer le combustible résiduel et la chaleur pour générer plus d’électricité et diminuer les rejets polluants.

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Toyota - Générateur électrique hybride - Pile à combustible 1

Après les véhicules avec la Mirai, Toyota veut développer la filière hydrogène en s’attaquant à un plus gros chantier : l’alimentation électrique des sites industriels. En partenariat avec Mitsubishi, le constructeur a construit un générateur électrique innovant, combinant une pile à combustible à oxyde solide (ou SOFC pour solid oxidefuel cell) et une micro-turbine à gaz.

Quel est l’intérêt de ce système ? Tout d’abord, il utilise du gaz naturel, plus facile à stocker et à distribuer que l’hydrogène. La pile à combustible est alimentée ici par du méthane dont elle extrait l’hydrogène nécessaire à son fonctionnement en le faisant réagir avec de l’eau.

Un meilleur rendement électrique tout en réduisant les émissions polluantes

Ensuite, grâce à sa partie solide (ici une céramique), la pile supporte une température de fonctionnement de 700 °C à 1 000 °C. À ces niveaux de température et de pression, les réactions chimiques sont plus rapides et la pile débite ainsi de plus fortes puissances. En outre, les matériaux utilisés pour produire une pile à combustible à oxyde solide sont moins chers que pour les autres modèles de pile.

Enfin et surtout, le système produit simultanément de l’électricité et de la chaleur (cogénération) : cela permet d’une part d’augmenter le rendement électrique du générateur et d’autre part de recycler les fumées dégagées par la pile, diminuant ainsi les émissions polluantes.

Comment fonctionne le générateur électrique hybride ?

Toyota - Générateur électrique hybride - Pile à combustible - Fonctionnement

  • Étape 1 : L’hydrogène (H2) et le monoxyde de carbone (CO) sont extraits du gaz naturel (méthane CH4) par reformage au sein de la pile à combustible.
  • Étape 2 : L’électricité est produite dans la pile grâce à une réaction chimique entre l’hydrogène, le monoxyde de carbone et l’oxygène (O2) contenu dans l’air comprimé amené par la micro-turbine à gaz.
  • Étape 3 : Le combustible résiduel non consommé par la production électrique (H2 et CO) est envoyé vers la micro-turbine, de même que la chaleur et la haute pression générées par la production d’électricité.
  • Étape 4 : Le combustible résiduel est brûlé dans la micro-turbine à gaz qui, en tournant, produit à son tour de l’électricité.
  • Étape 5 : La chaleur résiduelle est récupérée dans les gaz d’échappement issus de la combustion.

Alimenter véhicules et sites industriels en énergie propre

Ce type de générateur hybride a des applications multiples, notamment dans le cadre d’une utilisation domestique, par exemple pour alimenter des véhicules électriques. Mais elle est surtout utilisable à grande échelle, pour alimenter les sites industriels en électricité tout en réduisant les rejets polluants. Le projet s’inscrit ainsi dans le programme « Toyota Environmental Challenge 2050 », dont l’un des objectifs est de réduire à zéro les émissions de CO2 de ses sites de production.

Vers la production en série ?

Les essais ont justement lieu sur le site de production de Motomachi à Toyota City (Japon). L’objectif : évaluer le rendement énergétique, les performances et la longévité de ce système de production d’électricité, pour une future production en série. Le projet a été initié et subventionné par l’Organisation pour le développement des énergies nouvelles et des technologies industrielles (NEDO), pour développer l’exploitation industrielle et commerciale des piles à combustible solide.

Toyota - Générateur électrique hybride - Pile à combustible 2
Le système de production d’électricité hybride sur le site de production de Motomachi à Toyota City (Japon)