Co-entreprise associant Plastic Omnium et la société allemande ElringKlinger, EKPO complète l’offre de solutions de mobilité à hydrogène de l’équipementier français en proposant une gamme de piles à combustible. Son usine basée à Dettingen, à ce jour la plus grande d’Europe pour ce composant, se distingue par une forte intégration verticale et une capacité de production annuelle de 10 000 unités.

Équipementier automobile de rang 1, ElringKlinger développe des technologies de piles à combustible, de batteries et de systèmes de motorisation électrique. Son partenariat avec Plastic Omnium va lui permettre d’entrer avec force dans le futur marché de la mobilité à hydrogène.

Comptant aujourd’hui 180 salariés dont 120 ingénieurs, EKPO a construit en 2018 une usine capable de produire les piles à combustible de façon hautement robotisée et automatisée. Le fabricant revendique également une intégration verticale élevée : hormis la fabrication des membranes réservée aux industriels de la chimie, toutes les pièces de la pile sont produites en interne. Dr. Stefan Wolf, PDG d’ElringKlinger, indique : « Cette intégration verticale élevée nous permet d’optimiser la qualité du produit et de réduire les coûts. »

La fabrication des plaques bipolaires, à l’origine de l’engagement d’ElringKlinger dans l’activité de la pile, est réalisée dans le local voisin. Dr. Stefan Wolf explique : « La fabrication des plaques bipolaires requiert un savoir et des outils spécifiques. Nos outils d’emboutissage de haute précision sont issus de l’ancienne ligne de fabrication de joints de culasse. » Les 2 plaques sont soudées au laser également dans cet atelier. Ainsi, une capacité de production annuelle de 10 000 stacks signifie que celle de ce bâtiment peut dépasser les 4 millions de plaques bipolaires, car EKPO fournit aussi d’autres clients.

La nouvelle usine assemble les éléments des cellules – membrane, GDL (Gas Diffusion Layer) et plaques bipolaires – avec des interventions manuelles très limitées grâce à une suite de postes automatisés. Les cellules sont séquencement empilées par un robot, puis comprimées par un système de fermeture afin de constituer le stack. Différents composants sont ensuite ajoutés : busbar, capteurs de cellules et média en face inférieure servant d’interface entre stack et BoP (Balance of Plant).

EKPO dispose de 3 modèles de pile à combustible :

• NM5-EVO : 76 kW, 335 cellules, stack de 3,6 kW/l, 201 V. Pour des applications automobiles et ferroviaires. Applications actuelles : taxis des jeux olympiques d’hiver 2022, véhicules utilitaires AE Driven solution, chariots élévateurs Globe.

• NM12 Single : 123 kW, 359 cellules, stack de 4,2 kW/l, 215 V. Pour des applications automobiles, aéronautiques et ferroviaires. Applications actuelles : Aerostack (Airbus) pour avions à propulsion électrique.

• NM12 Twin : 205 kW, 598 cellules, stack de 4,0 kW/l, 359 V. Pour des applications poids lourds. Applications actuelles : Prototype DAF, bus Safra / 2023, dameuses, buggy GCK Motorsport pour le Paris-Dakar 2023.

À partir du stack EKPO, Plastic Omnium développe un BoP permettant de proposer un système complet composé des circuits d’hydrogène, d’air et de refroidissement, ainsi que de l’électronique de puissance. Par ailleurs, un convertisseur de tension DC-DC étant inéluctable pour connecter la pile au réseau du véhicule (tendance à 800 V), l’équipementier français engage également des développements qui permettront de proposer un tel composant à haut rendement. Un partenariat avec AVL a également été mis en place pour accélérer la mise sur le marché vers 2024, concernant notamment l’architecture système, certains composants et les validations.

Les piles à combustible n’ont pas encore atteint une maturité technologique et industrielle. Marc Perraudin, directeur général de la division New Energies de Plastic Omnium, donne quelques pistes de progrès : « Les rendements atteignent aujourd’hui 50 à 60 % dans la zone 50 à 70 % de puissance maxi et nous envisageons d’en gagner 10 à 15 % à moyen terme. Il y a également beaucoup à œuvrer sur le logiciel de pilotage, le compresseur ou la stœchiométrie. Nous travaillons par ailleurs avec une start-up engagée en R&D sur des cellules sans platine et sans produits fluorés. »