Prêts pour la voiture écologique ?

Voiture électrique. 2008 : je bois l’eau qui sort de mon pot d’échappement… Loin d’être une utopie, ce geste symbolique est déjà une réalité pour un bon nombre d’ingénieurs qui travaillent sur la voiture à « pile à combustible » chez les grands constructeurs automobiles.

- Magazine N°140
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La pile à combustible

Si quelques prototypes roulent déjà, la commercialisation des véhicules « zéro émission» est prévue dans quatre ans. Le principe de la « pile à combustible » (« fuel cell » en anglais) est connu depuis le milieu du… XIXe siècle, bien avant le moteur à explosion ! Pour résumer, il s’agit de la réaction inverse de l’électrolyse que tout élève circonspect a expérimenté en cours de sciences naturelles : en faisant passer un courant électrique dans de l’eau entre cathode et anode, on obtient de l’hydrogène et de l’oxygène. En toute logique, et comme rien ne se perd et que tout se transforme, en inversant la réaction, de l’énergie électrique est produite et, accessoirement, de la vapeur d’eau.

D’un côté, le courant généré vient alimenter un moteur électrique, de l’autre… je peux récupérer l’eau dans un verre ! C’est ce principe de « pile à combustible » qui servit aux astronautes du programme spatial Apollo pour produire l’électricité et l’eau potable nécessaires à leurs missions. Mission accomplie, mais à quel prix !

Aujourd’hui, avec l’avènement de nouveaux matériaux et la miniaturisation des composants, la « pile à combustible » tient sous le capot d’une voiture. Son alimentation en hydrogène pose encore quelques problèmes de sécurité et de «praticité»…

Plusieurs solutions techniques sont encore à l’épreuve

En effet, la solution la plus simple consiste à embarquer de l’hydrogène liquide mais son stockage dans des bonbonnes maintenues à -253° C neutralise le coffre de la voiture et nécessite un refroidissement dévoreur d’énergie… Et les problèmes de sécurité et de ravitaillement dans un réseau de pompes aujourd’hui quasi-inexistant sont loin d’être résolus. L’autre solution, plus pragmatique et qui a le vent en poupe chez les constructeurs, consiste à «produire» à bord du véhicule l’hydrogène à partir d’un autre carburant, le méthanol ou même… l’essence ! Dans ce dernier cas, le «reformer» (en anglais) «libère» l’hydrogène du carburant qui vient ensuite alimenter la pile à combustible qui fournit de l’électricité. Comme il n’y a pas de combustion de carburant fossile (essence, gazole), les émissions de CO2 sont nulles ou calculée différemment pour les biocarburants (E85 ou superéthanol). Les prototypes roulant aujourd’hui comme l’Opel Zafira Hydro-Gen2, la Mercedes Classe A Necar, la Ford Focus FCV ou encore le Peugeot Partner H2O et la Jeep Commander font appel à l’une ou à l’autre solution mais, ce qui est plus important, offrent des performances, un agrément de conduite et une autonomie en tous points comparable à leurs homologues à essence ou diesel. Sans rejeter une once de gaz à effet de serre ou autres polluants gazeux ou particulaires.

La réglementation pousse les constructeurs à faire vite

Car l’empressement des constructeurs automobiles à préparer la commercialisation de ces véhicules répond d’abord à un impératif législatif assez éloigné de tout souci philanthropique ou écologique. Les milliards de dollars dépensés en recherche et développement doivent permettre de se conformer aux normes antipollution les plus sévères édictées par la Commission Européenne et l’Etat fédéral américain. Pour l’Europe, la norme « Euro 5 » qui prendra effet au 1er septembre 2009 pour tous les nouveaux véhicules, impose de diviser par deux toutes les émissions polluantes (dioxyde de carbone CO2, hydrocarbures imbrûlés HC et oxydes d’azote NOx (NO et NO2) par rapport à la norme « Euro 4 » en vigueur aujourd’hui. Ce qui signifie, concrètement pour l’ensemble de la gamme de chaque constructeur, une moyenne de 120 g/km de CO2 rejetés contre 180 g/km actuellement. Les constructeurs ont donc tout intérêt à faire cohabiter dans leur catalogue, des petits véhicules très peu polluants aux côtés de grandes limousines essence qui seront toujours très peu « écologiquement correctes »… Mercedes Benz peut tabler sur la moyenne légale calculée entre sa petite Smart et sa gros se Classe S V12 ! De l’autre côté de l’Atlantique, les Etats-Unis sont, contrairement aux apparences, tout aussi fermes dans leur lutte contre les rejets de gaz à effet de serre… Pour l’automobile tout du moins ! En effet, tout comme en Europe, ce sont les activités industrielles qui polluent le plus et qui sont le plus rétives à la limitation de leur droit de polluer. Comme l’industrie automobile par exemple… Bref, en Californie dès 2013, tout constructeur automobile devra vendre au moins 10 % de véhicules «SULEV» (Super Ultra Low Emission Vehicle) dont les émissions polluantes sont extrêmement faibles, proches de l’air «pur» que l’on respire à la campagne…

Des offres parfois «fantaisistes»

Des échéances si proches que chaque constructeur, en plus de la mise au point des véhicules «ZEV» (Zero Emission Vehicle) comme les voitures à pile à combustible ou électriques, se doivent de proposer dès à présent dans leur catalogue des modèles hybrides (moteur thermique et moteur électrique) ou consommant moins de 3 l/ 100 km de carburant en moyenne (les émissions de CO2 par kilomètre étant directement liées à la consommation moyenne bien sûr). On a donc vu fleurir en ce début de millénaire des véhicules assez «fantaisistes» dans leurs solutions techniques (l’allégement de la voiture se traduit par un inconfort total) et dans leurs prestations routières (lentes au point d’être dangereuses).

La Toyota Prius hybride essence/électrique fait recette

Plus séduisants sont les véhicules qui ne renoncent pas aux prestations «standards» d’une catégorie (performances, confort et agrément de conduite), quitte à polluer encore un tout petit peu trop, quoique tout dépende de la façon de mesurer les choses. Ainsi, Toyota s’est engagé sur une voie originale qui trouve de plus en plus d’échos auprès des autres constructeurs et satisfait la clientèle comme la presse spécialisée : la Prius «hybride » essence- électrique se conduit comme une voiture normale, en toute transparence par rapport au type d’énergie utilisée et a le mérite de ne pas faire payer trop cher ses atouts.

Ainsi, le «couplage» d’un moteur essence de 75 ch avec un moteur électrique de 45 ch alimenté par une série de batteries peu encombrantes et légères d’une autonomie de quelques kilomètres permet de rouler «ZEV» en ville tout en bénéficiant, sur route, d’une puissance totale de près de 120 ch réels polluants « dans les normes ». C’est-à-dire, rejetant 109 g/km de CO2 suivant le cycle normalisé européen comprenant un parcours urbain et routier mais pas d’autoroute ! Rouler propre en ville devient une réalité tangible, fort agréable pour la conscience et pas du tout pénible pour le conducteur. La transmission auto et le basculement d’un mode de propulsion à un autre ou le couplage des deux sont pilotés par un calculateur, sans intervention humaine et sans effet négatif sur la conduite.

Hybridation : l’inconnue PSA

Cette solution de « l’hybridation parallèle » est aussi retenue par le groupe PSA qui devrait commercialiser en 2010, la Citroën C4 hybride et sa sœur jumelle, la Peugeot 308 équipées du moteur diesel 1. 6 HDi 90 ch secondé par un moteur électrique de 34 ch (lire aussi encadré page 21). Soit, le même principe que la Toyota Prius ! Forte de cette hybridation, cette C4/308 consomme 3,4 l/100 km de carburant en cycle mixte tout en affichant un bon 170 km/h de vitesse maxi pour une pollution de 90 g/km de CO2. Et, bien évidemment, un mode «ZEV» tout électrique permet de rouler propre sur une vingtaine de kilomètres en ville sans se soucier de recharger les batteries puisqu’elles sont alimentées par le moteur essence lorsqu’il est en action. C’est cet inconvénient majeur (les temps de recharge des batteries durant plusieurs heures) qui a limité la diffusion des Peugeot 106 et Citroën Saxo, électriques à 100 %. Il s’en est pourtant vendu plus de 5 000 unités mais principalement à des flottes et des administrations (EDF, La Poste, etc. ) qui profitaient des heures nocturnes de non-utilisation pour les recharger. Cela ne fait pas reculer le Norvégien Think qui a décidé de commercialiser l’année prochaine sa petite Think, une urbaine électrique «ZEV» mais qui est limitée dans son autonomie (85 km) et sa vitesse maxi (90 km/h).

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