Technologies du futur

Il est une technologie qui suscite de plus en plus l’intérêt des constructeurs de par le monde. C’est l’utilisation de l’hydrogène comme carburant pour les véhicules. Une solution qui est sérieusement étudiée, particulièrement par les Allemands et les Japonais, et tout récemment par les groupes français.
Considérée par certaines marques, notamment américaines, comme non viable, les firmes citées plus haut ont décidé plutôt d’approfondir les opérations de recherche et de développement dans la perspective de généraliser son utilisation tant pour l’automobile que pour d’autres domaines de la vie de la société.
L’Algérie, dont le potentiel en cette matière est inestimable, se devrait d’engager dès maintenant les préparatifs pour mettre à disposition des utilisateurs cette solution alternative.
En attendant, nous proposons à nos lecteurs une approche explicative sur le fonctionnement d’une voiture à hydrogène.
Certes, la technologie actuellement en vigueur à base d’hydrogène est surtout utilisée dans les voitures équipées d’une pile à combustible pour alimenter des moteurs électriques, elle peut néanmoins être utilisée dans les voitures thermiques à piston. Il s’agit, en effet, d’un gaz qui peut être exploité de la même manière que les GPL et GNV déjà employés dans l’automobile. L’idée est toutefois abandonnée, le moteur à pistons n’est plus, en effet, trop dans l’air du temps.

Principe de fonctionnement
Pour illustrer schématiquement le système de fonctionnement d’un moteur à hydrogène, nous préciserons qu’il s’agit d’un moteur électrique qui marche avec du carburant non polluant. Autrement dit, au lieu de recharger une batterie avec une prise et donc de l’électricité, on la remplit avec un liquide. C’est pour cela qu’on appelle le système pile à combustible (c’est une pile qui fonctionne avec du combustible qui se consomme et disparaît du réservoir). En fait, la seule différence avec un moteur électrique se situe au niveau du stockage de l’énergie, ici sous forme liquide et non pas chimique.
Il faut donc noter que la pile se vide de sa substance contrairement à une batterie lithium ou même à plomb. On peut donc avoir un fonctionnement à l’hydrogène, uniquement en utilisant la batterie classique ou encore les deux en même temps.
Les véhicules disposent ainsi d’un réservoir qui permet de stocker entre 5 et 10 kg d’hydrogène, sachant que chaque kilogramme contient 33,3 kWh d’énergie, au moment où les véhicules électriques ont entre 35 et 100 kWh. Le réservoir à hydrogène est particulièrement technique et solide afin de résister à une pression interne entre 350 et 700 bars.

Pile à combustible
Elément important dans le système de fonctionnement à l’hydrogène, la pile à combustible se charge d’alimenter le moteur électrique de la voiture comme le fait une batterie classique au lithium.
Elle a toutefois besoin de carburant, à savoir l’hydrogène en provenance du réservoir. Elle est en partie composée du très cher platine, mais, heureusement que les versions les plus modernes arrivent à s’en passer.

Batterie tampon
Même si sa présence n’est guère importante, la batterie tampon fait toutefois partie du kit d’équipement relatif à l’hydrogène. Elle se présente, en réalité, comme batterie de secours, d’appoint de puissance, puisqu’elle active parallèlement à la pile à combustible, mais elle est surtout utilisée dans la récupération de l’énergie cinétique lors des décélérations et freinages. Elle est assistée dans sa mission par la technique de l’électronique de puissance, qui gère et redresse les différents courants circulant à travers les multiples organes du véhicule.

Fonctionnement de la pile à combustible
Le rôle dévolu à la pile à combustible consiste en l’extraction des électrons (électricité) de l’hydrogène pour les envoyer au moteur électrique. S’ensuit alors une réaction électrochimique contrôlée, qui permet de cloisonner les électrons d’un côté (vers le moteur) et les protons de l’autre (dans la pile à combustible). Le tout se retrouve au final dans la cathode où s’achève la réaction et où le «mélange» final produit de l’eau qui est évacuée du système par l’échappement.

Voiture à hydrogène et voiture électrique
Il est évident que, de l’extérieur, aucune spécificité ne distinguerait la voiture à hydrogène de l’électrique. Mieux encore, elles sont identiques sauf au niveau du réservoir d’énergie. Plus clairement, ce sont des voitures électriques utilisant des moteurs rotor / stator aussi bien à induction qu’à aimant permanent.
Pour la batterie au lithium, le fonctionnement se base sur une réaction chimique en son sein, qui produit de l’électricité et rien n’en sort, il y a une transformation interne. La recharge s’effectue par un branchement du courant et la réaction chimique repart dans le sens inverse.
Concernant le moteur à hydrogène, qui est ainsi un moteur électrique classique s’alimentant grâce à une batterie à combustible (hydrogène), on relève que la batterie se vide de son hydrogène au moment de la réaction chimique à travers l’évacuation de la vapeur d’eau par l’échappement. La réaction chimique au cœur de cette pille produit de la chaleur, de l’électricité (ce dont on a besoin le moteur électrique) et de l’eau.

Appréhensions
Les recherches et développements, actuellement menés par les différents constructeurs, vont sans doute permettre de lever les quelques appréhensions sur l’utilisation de cette solution alternative. On notera que le principal souci se rapporte à la sécurité du stockage. En effet, à l’image du GPL, l’hydrogène demeure un combustible dangereux dès lors qu’il devient très inflammable au contact de l’air. Il s’agit donc de disposer d’un réservoir suffisamment solide pour faire face à d’éventuels accidents.
Autre inquiétude, c’est le surcoût lié à l’utilisation de l’hydrogène au moment où le lithium-ion pour l’électrique connaît des coûts de revient en constante baisse.
Ajoutons à cela le réseau de fabrication et de distribution de l’hydrogène qui est très peu développé dans toutes les régions du monde.
Pour l’heure, les expérimentations enregistrées par certains constructeurs sont orientées essentiellement vers les véhicules utilitaires légers, les camions et les bus.
L’hydrogène réussira-t-il à supplanter l’électrique pour les années à venir dans la mobilité individuelle? Rien n’est moins sûr, mais il est probable que son utilisation soit orientée vers des catégories précises de véhicules ou vers d’autres applications.

Le soir d’Algérie.