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TECHNOLOGIES HYBRIDES & ENERGIES ALTERNATIVES |
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Pleins gaz pour affronter l’avenir :
une BMW à hydrogène établit neuf
records internationaux.
Les innovations signées BMW sont des progrès sans
concessions :
 en réalisant
neuf performances encore jamais atteintes dans le monde, la BMW record à
hydrogène, H2R, a fourni une preuve éclatante du dynamisme et de la
puissance que pourra posséder la voiture à hydrogène de demain. A
l’échelle mondiale, l’hydrogène est considéré comme le carburant de
l’avenir, parce qu’il peut être produit sans limites et utilisé pour
l’entraînement de véhicules automobiles sans polluer. BMW est le leader
mondial en matière de développement de véhicules à hydrogène animés par
un moteur à combustion interne pour lequel il n’existe à ce jour aucune
alternative se prêtant à une utilisation quotidienne dans la plage des
puissances supérieures à 100 kW. Avant la fin du cycle de vie de
l’actuelle série 7, BMW lancera cependant un modèle de cette gamme qui
fonctionnera tant à l’hydrogène qu’à l’essence.
Les résultats obtenus au cours du développement pour la série ont
d’ailleurs fourni les bases pour la voiture record. Le moteur thermique
à hydrogène de la BMW H2R est décliné du moteur à essence de la BMW 760i
et peut donc se vanter des technologies les plus modernes qui soient,
comme par exemple la distribution VALVETRONIC entièrement variable. Les
modifications concernent essentiellement l’injection du carburant que
BMW a adaptée aux spécificités de l’hydrogène. Le douze cylindres d’une
cylindrée de 6 litres débite plus de 210 kW (285 ch). Il porte ainsi le
prototype ouvert en 6 secondes environ de l’arrêt à 100 km/h et lui
permet de pointer à 302,4 km/h. Professeur Göschel : «transformer la
vision d’une mobilité durable
en une réalité».
«Neuf records pour marquer le coup d’envoi de l’ère de l’hydrogène.
La technologie BMW est bien
avancée, maintenant, nous devons nous mettre à transformer notre vision
d’une mobilité durable en réalité, de concert avec la politique et
l’économie de l’énergie», souligne le professeur Göschel, membre du
Directoire de BMW AG en charge du développement et des achats.
Sur le circuit de haute vitesse de Miramas (France) appartenant à BMW,
le prototype H2R a établi les records suivants, classés ci-après selon
le type du départ, la distance, le temps réalisé et la vitesse moyenne
en découlant :
– 1 kilomètre départ lancé : 11,993 s (300,190 km/h)
– 1 mile départ lancé : 19,912 s (290,962 km/h)
– 1∕8 de mile départ arrêté : 9,921 s (72,997 km/h)
– 1∕4 de mile départ arrêté : 14,933 s (96,994 km/h)
– 1∕2 kilomètre départ arrêté : 17,269 s (104,233 km/h)
– 1 kilomètre départ arrêté : 26,557 s (135,557 km/h)
– 1 mile départ arrêté : 36,725 s (157,757 km/h)
– 10 kilomètres départ arrêté : 146,406 s (245,892 km/h)
– 10 miles départ arrêté : 221,052 s (262,094 km/h).
Ces records doivent encore être homologués par la FIA.
Moteur : un douze cylindres de série adapté à l’hydrogène.
Le cœur de la BMW H2R repose
essentiellement sur le moteur de pointe de BMW : le douze
 cylindres de 6 litres de cylindrée. Une adaptation de
la gestion moteur et des composants assurant la préparation du mélange
ont permis de faire fonctionner ce moteur à l’hydrogène.
La plus grande différence structurelle réside dans les injecteurs ou «insuffleurs»
d’hydrogène et le choix des matériaux pour les chambres de combustion.
Contrairement au moteur de série, sur lequel le carburant est injecté
directement dans les chambres de combustion, les insuffleurs du moteur à
hydrogène sont placés dans les conduits d’admission. Pour les records,
le moteur à combustion interne à hydrogène a été conçu pour un
fonctionnement dit monovalent, c’est-à-dire pour un fonctionnement
exclusif à l’hydrogène.
Cette définition a permis aux ingénieurs de mettre au point le moteur
spécialement pour le fonctionnement à l’hydrogène. Ainsi par exemple,
ils ont doté le moteur de sièges de soupapes d’un matériau spécifique.
La raison de ce choix : l’hydrogène ne possède pas l’effet lubrifiant du
mélange essence/air. Pour rappel : l’introduction de l’essence sans
plomb a également été accompagnée d’une diminution du graissage, si bien
que depuis, on utilise un matériau plus résistant sur les moteurs de
série.
Rendement amélioré grâce à l’hydrogène.
D’une manière générale, la
combustion de l’hydrogène diffère nettement de celle de l’essence ou du
gazole. A la pression atmosphérique normale, l’hydrogène brûle, certes,
 plus vite, mais à une température légèrement inférieure
à celle de l’essence.
Dans le moteur, la vitesse de combustion élevée du mélange hydrogène/air
fait passer la température à un niveau supérieur à celui régnant dans le
moteur à essence. La gestion moteur de la BMW record à hydrogène H2R
s’est vue adapter en conséquence : pour que la puissance maximale soit
atteinte, elle est réglée de sorte que le mélange ne s’enflamme que
lorsque le piston se trouve au point mort haut. La pression de
combustion supérieure du mélange d’hydrogène présente des avantages
évidents : obtenir plus de puissance à partir d’une quantité d’énergie
identique équivaut à un rendement supérieur. Et ce, tout en respectant
l’environnement : grâce à la gestion moteur intelligente, la combustion
est pilotée à tout instant de sorte que la BMW H2R n’émet pratiquement
que de la vapeur d’eau.
Des
insuffleurs spécialement conçus pour le fonctionnement à l’hydrogène.
L’insufflation – aussi
tardive que possible – de l’hydrogène dans les conduits d’admission
demande des injecteurs sophistiqués. Ces derniers – les «insuffleurs» –
sont le fruit d’une conception avant-gardiste réalisée pour BMW.
L’hydrogène gazeux présentant par rapport à l’essence liquide un volume
supérieur par unité énergétique, les insuffleurs sont de plus grande
taille que les injecteurs classiques. A cela s’ajoute qu’ils couvrent
une fourchette nettement plus large : ils doivent en effet gérer
différentes pressions dans le système et, en même temps, des durées
d’injection tant ultracourtes que relativement longues. Lors du
développement, l’un des principaux objectifs a été d’assurer
l’insufflation de la quantité d’hydrogène requise dans le conduit
d’admission pendant la durée d’injection ultracourte, au régime moteur
maximal et à pleine charge.
Technique sécuritaire.
Le système d’alimentation en
carburant de la BMW record H2R repose sur un concept ayant fait ses
preuves dans la construction de série. La BMW H2R fait le plein à une
station d’hydrogène mobile, grâce à un raccord de ravitaillement manuel.
Le réservoir à double paroi et isolation sous vide a une capacité de
plus de 11 kilogrammes d’hydrogène liquide et est logé à côté du siège
du conducteur. Trois valves assurent une sécurité maximale : la valve de
service sur le réservoir s’ouvre dès que la pression atteint 4,5 bars.
Deux valves de sécurité supplémentaires veillent, quant à elles, à ce
qu’une fuite éventuelle dans l’enveloppe cryogénique reste sans
conséquence dangereuse : elles s’ouvrent si la pression à l’intérieur du
réservoir dépasse 5 bars. De plus, un dispositif télémétrique emprunté à
la Formule 1 assure un contrôle permanent du système sécuritaire
sophistiqué de la BMW H2R. Quatre capteurs d’hydrogène placés à des
endroits sensibles – tels que le réservoir et le pourtour du raccord de
ravitaillement – détectent toute fuite et la signalent immédiatement.
Moteur de recherche BMW : un rendement total de 50 pour cent est
possible.
Malgré ses performances
énormes, le moteur à hydrogène de la BMW H2R ne marque que l’un des
premiers pas dans le développement des moteurs à combustion interne à
 hydrogène : le potentiel de développement est en effet
loin d’être épuisé. En cas de formation du mélange à l’extérieur de la
chambre de combustion et, donc, dans le conduit d’admission, il est
possible d’augmenter la puissance du moteur par suralimentation. Une
possibilité pour augmenter encore le rendement du moteur tout en
rehaussant sa puissance consiste à combiner l’insufflage direct
d’hydrogène et la suralimentation, ce qui permettrait de conférer au
moteur à hydrogène une puissance spécifique supérieure à celle des
moteurs à essence.
Dans les bureaux de recherche du BMW Group, on vise à long terme la
réalisation d’un moteur à hydrogène atteignant un rendement effectif de
50 pour cent au point de fonctionnement optimal. Il est prévu de
réaliser cet objectif ambitieux grâce à l’optimisation de la combustion
en exploitant les excellentes qualités de combustion de l’hydrogène
(énergie d’activation réduite, vitesse de flammes élevée) et grâce à
d’autres mesures, telles que la réduction des pertes par frottement dans
le moteur, l’optimisation des périphériques et de la gestion totale des
énergies de service.
BMW, stimulateur inlassable du progrès de la filière hydrogène.
C’est par un travail de
recherche et de développement de plus de 20 ans que BMW s’est assuré, à
l’échelle internationale, une avance dans le domaine des technologies
relatives à l’hydrogène. BMW a acquis du savoir-faire non seulement dans
la technique des moteurs à hydrogène, mais aussi dans le domaine de la
production, du ravitaillement et du stockage de ce carburant. C’est
ainsi que le BMW Group fait systématiquement avancer l’introduction de
l’hydrogène comme vecteur énergétique de demain, qu’il construit des
partenariats avec d’autres sociétés pour développer des composants et
technologies et qu’il sensibilise tant les décideurs politiques que
l’économie de l’énergie à la nécessité d’entamer aujourd’hui la mise en
pratique de ces technologies.
CleanEnergy Partnership : essai complexe avec l’hydrogène à Berlin.
Le partenariat «CleanEnergy
Partnership» – CEP en abrégé – est en Allemagne l’un des
 principaux groupements se vouant à l’expérimentation de
la technologie de l’hydrogène dans des conditions proches de la
pratique. Créé en juin 2002 par BMW, de concert avec Aral, BVG,
DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel et MAN, le CEP doté d’un budget
de 33 millions d’euros pour une durée de projet prévisionnelle jusqu’en
2007, entre dans la stratégie de durabilité nationale et est
subventionné et promu par le gouvernement fédéral. Il illustre des
technologies vouées à l’avenir et montre les conditions techniques et
économiques indispensables à l’exploitation de carburants alternatifs
dans les transports routiers.
Un point central consiste à démontrer les impacts positifs sur
l’environnement. C’est pourquoi l’hydrogène doit dans toute la mesure du
possible être produit à partir d’énergies renouvelables, soit donc
essentiellement à l’aide de courant électrique produit grâce au solaire
ainsi qu’à la force hydraulique et éolienne. De la production à
l’utilisation de l’hydrogène, on éviterait ainsi pratiquement toute
émission polluante indésirable. BMW participe au projet en faisant
fonctionner des véhicules à hydrogène.
Entrée en service d’une station d’hydrogène gazeux et liquide.
La construction et
l’exploitation au quotidien d’une station de distribution d’hydrogène
sont au cœur du projet CEP. Le 12 novembre 2004, des invités de haut
rang de la politique, de l’économie et des sciences ont assisté à
l’inauguration officielle de la première station-service dédiée à
l’hydrogène et intégrée dans l’exploitation régulière d’une station
conventionelle. Hormis les différentes qualités d’essence et de gazole
pour moteurs à essence et diesel, la station fournit deux types
d’hydrogène : de l’hydrogène gazeux CGH2 (Compressed Gaseous Hydrogen –
hydrogène gazeux comprimé) et de l’hydrogène liquide LH2 (Liquid
Hydrogen). Ce dernier se distingue par sa plus grande densité
énergétique et il est favorisé par le BMW Group pour des raisons de
manipulation et d’autonomie des véhicules.
D'autres articles concernant
les technologies hybrides et les énergies alternatives sont disponibles
ICI
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