Voitures avec moteur à hydrogène

Aussi performant et pas plus encombrant qu'un moteur diesel équivalent

23.10.2010 | Rédacteur: MSM

Voiture BMW équipée d?un moteur à hydrogène.

Les constructeurs de voitures automobiles prennent très au sérieux la technique du moteur à hydrogène. Dans le cadre d'une réduction de la dépendance à l'égard des combustibles fossiles, cette filière a de grandes chances de se généraliser, sonnant le glas du pétrole.

Les constructeurs américains de véhicules automobiles ont montré la voie et la Californie, avec l'impulsion d'un programme d'incitation national dans lequel s'est fortement investi le gouverneur de Californie, Arnold Schwarzenegger, s'équipe d'ores et déjà de stations à hydrogène (25 actuellement et 10 en construction), pour un vaste test-pilote aux dimensions du troisième Etat des USA en termes de superficie, et le plus peuplé.

Un nombre croissant de spécialistes des questions relatives à l'énergie et la plupart des constructeurs de véhicules automobiles, estiment que la filière de l'hydrogène s'imposera de plus en plus dans un avenir à moyen et à long terme. Certes, des progrès importants doivent être réalisés, notamment en ce qui concerne la production, le transport et la distribution de cette source d'énergie. Bref toute une filière à mettre sur pied, allant de la production à la consommation finale.

Les chercheurs européens (BMW et Opel en particulier) ne sont pas en reste: ils collaborent d'ailleurs avec des partenaires américains. Les Japonais planchent également sur des projets bien concrets, en particulier Nissan Motors. Le projet de moteurs à hydrogène à combustion interne HyICE (Hydrogen Internal Combustion Engine), financé par l'Union Européenne, a permis de réaliser des moteurs à hydrogène aussi performants que ceux au diesel actuel, mais pratiquement non polluants et sans différence notable quant au volume et aux performances du groupe moteur. Les recherches en cours montrent en outre des perspectives évidentes pour un rendement accru.

Prenons le cas de BMW. Les ingénieurs du constructeur allemand sont partis tout naturellement sur la base du moteur à explosion traditionnel. Le principe des pistons et soupapes reste en vigueur. Mais il s'agit de développer un moteur doté de nouveaux composants, tout particulièrement en ce qui concerne les injecteurs d'allumage, ainsi que les matériaux et les formes entièrement revues des soupapes. La dynamique des fluides n'est en effet pas la même entre les carburants fossiles traditionnels (gaz, essence ou diesel) et l'hydrogène, qui est un gaz très fortement explosif.

Laissons la parole au professeur Raymond Freymann, responsable de la R+D chez BMW: «Le moteur à combustion fait partie des produits industriels les plus évolués. Il offre des niveaux de performances et de fiabilité élevés car son développement repose sur un siècle d'évolution continue». Et Raymond Freymann d'ajouter: «Associé à l'utilisation de l'hydrogène, il constitue déjà en soi une solution technique évoluée et adaptée aux exigences d'une mobilité durable et respectueuse de l'environnement. Nous avons la ferme conviction que pour le futur, la mobilité individuelle basée sur le moteur à combustion interne alimenté à l'hydrogène deviendra une solution de transport attractive».

En septembre 2004, BMW établissait un record de vitesse à 300 km/h sur le circuit de Miramas, à proximité de Marseille. En avril 2007, le constructeur munichois sortait un modèle 760 à moteur V12 hybride, appelé «BMW Hydrogen 7», fonctionnant aussi bien avec de l'essence qu'avec de l'hydrogène. Bon, une BMW 760, ce n'est pas la voiture de «Monsieur Toutlemonde». Avec ses deux réservoirs, la voiture peut parcourir plus de 650 kilomètres, soit 450 kilomètres avec de l'essence (réservoir de 74 litres) et plus de 200 kilomètres avec l'hydrogène (réservoir avec 8 kg d'hydrogène liquide). D'ailleurs le choix de l'hydrogène liquide permet de conserver un coffre à bagages de volume normal.

D'autres constructeurs, Opel par exemple, ont développé des solutions. L'«entreprise au Blitz» vient récemment de remettre au responsable d'Ikea Allemagne les clés d'un modèle Opel Zafira Hydrogen 4. Dans ce cas, il s'agit d'une voiture propulsée par une pile à combustible alimentant un moteur électrique. Elle est testée quotidiennement sur des trajets partant du magasin de Berlin, pour des livraisons chez des clients. D'autres partenaires testent également des voitures Opel à hydrogène, notamment Enertrag, l'ADAC, Allianz, Axel Springer, Coca-Cola, Hilton, Linde, Schindler, Total, Veolia, etc.

L'hydrogène est, selon les experts, la seule énergie capable de suppléer à moyen et long terme à celle provenant de combustibles fossiles. L'hydrogène est l'un des éléments les plus répandus sur Terre: il entre dans la composition de l'eau et sa disponibilité est illimitée. Le cycle de combustion de l'hydrogène ne relâche théoriquement que de l'eau dans l'atmosphère.

Il y a d'abord la filière électrique: par hydrolyse inverse, une pile à combustion associe l'hydrogène et l'oxygène, ce qui crée après explosion, d'une part de la vapeur d'eau (rejet) et d'autre part de l'électricité qui alimente un moteur électrique assurant l'entraînement du véhicule. Il n'y a pas d'émissions polluantes. Avec cette filière, l'hydrogène ne constitue donc pas un «carburant» à proprement parler, mais plutôt en quelque sorte un vecteur d'énergie. Parmi les réalisations utilisant cette filière, il convient par exemple de citer la voiture Honda FCX Clarity. Le constructeur japonais affirme que son moteur consomme deux fois moins d'énergie que les voitures hybrides électricité-essence actuellement sur le marché et trois fois moins que les voitures à essence classiques de catégorie équivalente.

Ensuite nous trouvons la filière du moteur à combustion. En l'occurrence, l'hydrogène constitue un carburant, au même titre que l'essence dans les voitures classiques. Dans ce cas également, le rejet est constitué par de la vapeur d'eau. Les deux filières se développent parallèlement et il se peut qu'elles finissent par cohabiter, chacune présentant ses avantages et ses inconvénients. Cela fait un peu penser aux débuts de l'automobile, au début du vingtième siècle, alors que deux filières de propulsion se concurrençaient: les voitures à essence et les voitures à vapeur!

Le grand problème, et celui-ci est d'importance, consiste à concevoir un réseau de distribution d'hydrogène suffisamment efficace. Tout le monde n'habite pas la Californie! Donc tout doit être créé: la filière de production, la filière de transport et conditionnement et la filière de distribution. En fait, des pompes à hydrogène devraient prendre place au côté des pompes à essence, gaz ou mazout.

La balle est dans le camp des industriels certes, mais un grand effort de promotion et une volonté politique, de même que des mesures d'incitation doivent être menés simultanément et à grande échelle, sur toute la surface du monde. Les événements récents, aussi consternants que répétés concernant les pollutions aux hydrocarbures et les limites des ressources de pétrole, devraient exercer un effet incitatif très puissant pour la promotion de ces énergies à la fois propres et aux ressources quasi illimitées. Du côté des constructeurs, la mise en fabrication en très grandes séries de véhicules de toutes tailles et cylindrées permettrait d'abaisser le coût de la propulsion à hydrogène. En outre, rappelons-nous que le moteur à essence traditionnel s'est sans cesse amélioré depuis un siècle qu'il existe. La traction à l'hydrogène a donc un grand avenir potentiel en matière d'évolution et de développement et dans dix ou vingt ans, les voitures à hydrogène seront encore plus performantes.

En résumé, c'est actuellement un peu le dilemme de la poule et de l'uf: pour assurer l'essor de la voiture à hydrogène, il faut disposer d'un denses réseau de stations de distribution d'hydrogène et ce réseau ne sera jamais réalisé s'il n'y a pas suffisamment de voitures à hydrogène en circulation. Le problème est donc plus politique que technique.

Auteur

Edouard Huguelet, Rédacteur MSM

Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor

Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor

Die Automobilbauer befassen sich intensiv mit der Technologie des Wasserstoffmotors. Im Rahmen der Abhängigkeitsverminderung von fossilen Brennstoffen hat diese Entwicklung eine gute Chance , die auch das Ende der mobilen Erdölabhängigkeit bedeuten würde. Amerikanische Ingenieure haben jetzt diesen Weg eingeschlagen. Kalifornien hat mit einem nationalen Impulsprogramm, unterstützt durch Gouverneur Arnold Schwarzenegger, bereits 25 Wasserstoff-Tankstellen (10 weitere sind im Bau) eingerichtet und damit einen weitgespannten Pilottest in einem der grössten US-Staaten lanciert.