Moteurs écologiques: les concepts de l’avenir

Quand on achète une voiture aujourd’hui, difficile de choisir face à l’offre de puissances, de marques, de modèles ou de couleurs! Dorénavant, les clients devront également se décider pour un mode de propulsion – et ainsi contribuer activement à la protection de l’environnement. Les moteurs essence et diesel classiques sont aujourd’hui mis en concurrence avec une série de techniques qui n’ont pratiquement plus rien à voir avec le moteur thermique conventionnel.

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L’industrie automobile est l’une des plus innovantes en matière de protection de l’environnement. Elle investit en effet des milliards de francs chaque année dans de nouvelles technologies plus écologiques. La pollution de l’air et les émissions de polluants ont ainsi diminué massivement depuis le milieu des années 80. Mais les automobilistes peuvent eux aussi contribuer à réduire l’impact sur l’environnement dans la mesure de leurs convictions personnelles – par exemple en optant pour un véhicule plus économique et plus efficient lors de leur prochain achat. Les collaborateurs des garages UPSA sont des conseillers compétents dans ce domaine.
 


Pile à combustible

La pile à combustible consiste à faire réagir de l’hydrogène (H2) avec de l’oxygène (O2), cette réaction ne produisant que de l’eau (H2O) comme «gaz d’échappement». Les atomes d’hydrogène doivent traverser une membrane. Ils abandonnent à cet effet leurs électrons, pour générer du courant électrique. Toute l’énergie contenue dans l’hydrogène ne peut pas être transformée en courant. Une partie s’échappe sous forme de chaleur. Les piles à combustible doivent par conséquent être refroidies, comme les moteurs thermiques. Environ 20 % du courant ainsi produit est utilisé pour l’alimentation en hydrogène et en air (pour l’oxygène qu’il contient) et pour l’évacuation de l’eau et de la chaleur.

Une seule pile à combustible fournit maximum 1,4 volt (dans les conditions d’utilisation réelles, plutôt 0,7 à 0,9 volt). Elles sont montées en série dans des «stacks» afin d’atteindre des tensions plus élevées. Lorsqu’une voiture à pile à combustible accélère, l’arrivée d’hydrogène vers les piles à combustible doit augmenter. Cela prend du temps. Il faut par conséquent prévoir une deuxième réserve d’énergie pour les alternances de charge. Les premiers véhicules à pile à combustible existent déjà. D’autres sont annoncés. Il reste cependant à résoudre le problème de la production et de la distribution de l’hydrogène, obstacle majeur à la généralisation de ces véhicules, qui ne pourront par conséquent probablement pas s’imposer parmi les nouvelles technologies d’entraînement avant 2030.

 


Hybrid Diesel

Il existe plus d’hybrides avec moteur essence que d’hybrides diesel, et ce pour trois raisons principales: premièrement, les avantages des moteurs diesel liés à leur faible consommation diminuent. Ensuite, le gazole est très peu répandu dans les principaux marchés des véhicules hybrides, c’est-à-dire le Japon et les USA. Enfin, la fonction de démarrage-arrêt du moteur est plus complexe sur les moteurs diesel, et la réduction des polluants atmosphériques plus coûteuse.


La voiture électrique

La voiture purement électrique entraîne les roues par l’intermédiaire d’un ou plusieurs moteurs électriques. Elle a besoin de batteries pour stocker le courant. Les batteries sont lourdes. Pour stocker l’énergie d’un litre d’essence, il faut une batterie de 100 kilogrammes. Les voitures électriques des années 90 offraient par conséquent des autonomies inférieures à 100 km. Il fallait 10 heures pour les recharger. La technique des batteries a beaucoup progressé au cours des dernières années. On atteint aujourd’hui des autonomies de 400 km, avec un rechargement de quelques heures seulement. Les premiers représentants de cette nouvelle génération de voitures électriques sont déjà sur le marché. On considère souvent que les voitures hybrides et hybrides rechargeables serviront de transition avant que les voitures purement électriques puissent véritablement s’imposer, dans quelques décennies. Mais les voitures à moteur thermique occuperont encore très longtemps la première place dans la mobilité sur longues distances, grâce à leurs améliorations continues.


Le gaz naturel

Les voitures au gaz naturel brûlent du gaz naturel (ou du biogaz) dans un moteur essence modifié. Les voitures au gaz naturel à monovalents sont optimisées pour le gaz naturel et ne possèdent pas de réservoir essence, ou alors un tout petit. Les véhicules au gaz naturel bivalents ne sont plus commercialisés aujourd'hui en raison de la rareté des stations service de gaz naturel. En effet, leur autonomie en mode gaz naturel est plus faible en raison de l’encombrement des réservoirs sous pression.


Véhicules hybrides

Un véhicule hybride possède à la fois un moteur thermique et un moteur électrique. Il n’est jamais nécessaire de le brancher à une prise électrique, il suffit de faire le plein d’essence ou de diesel. Le moteur électrique déploie toute sa puissance dans les situations où le moteur thermique est le plus faible: au démarrage et en charge partielle. Une voiture hybride présente quelques composants supplémentaires à son bord: un moteur électrique et des batteries. On distingue différents concepts hybrides: les mild hybrid (hybrides partiels), dans lesquels le moteur thermique tourne en permanence, et les full hybrid, qui peuvent rouler quelques kilomètres en mode entièrement électrique.

Les batteries des full hybrid sont plus lourdes, mais ce concept permet, en contrepartie, de supprimer certains composants du véhicule. C’est la voiture hybride qui décide, de manière entièrement autonome, quel mode de propulsion est le plus avantageux dans chaque situation. Pour le conducteur, elle se conduit comme une voiture normale à boîte automatique. Les voitures hybrides permettent de réduire la consommation de 10 % (mild hybrid) et à 40 % (full hybrid). La capacité de la batterie est calculée de manière très généreuse. Elle dure aussi longtemps que le véhicule.


Hybride rechargeable

Les véhicules hybrides rechargeables (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) possèdent une capacité de batterie supérieure et peuvent être branchés au réseau électrique pour être rechargés. Ils permettent d’effectuer de petits trajets en mode purement électrique. Leur intérêt écologique dépend du mode de production de l’électricité – dans cet esprit, les fournisseurs d’électricité proposent des abonnements d’éco-courant. Les véhicules hybrides rechargeables et électriques pourraient contribuer à l’avenir à stabiliser le réseau électrique (si l’on autorise les centrales électriques à utiliser les batteries pour stocker le courant), les énergies renouvelables telles que l'énergie éolienne et photovoltaïque pouvant fortement varier au cours de la journée. C’est pourquoi certains spécialistes vouent les véhicules hybrides rechargeables à un grand avenir. Source: e’mobile


Informations complémentaires

Website e’mobile

Étude: Créer le contact. Mobilité électrique et infrastructure [PDF]

AUTOINSIDE 01/2014 – Interview avec Dr. Philipp Dietrich

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