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Isuzu, DENSO, Toyota, Hino Motors et Commercial Japan Partnership Technologies Corporation (CJPT) ont annoncé avoir débuté des travaux de recherche communs sur les moteurs à hydrogène dans le domaine des véhicules lourds.
Au Japon, les synergies pour parvenir à créer une véritable société de l’hydrogène s’accélèrent. Alors que plusieurs constructeurs sont déjà engagés depuis fin 2021 dans des projets communs, Isuzu, DENSO, Toyota, Hino et CJPT viennent d’officialiser un nouvel accord autour du moteur à hydrogène.
Considérant les moteurs à hydrogène comme une solution d’avenir pour décarboner leur offre de véhicules, les cinq partenaires entendent mettre en commun leurs travaux et leurs recherches afin de favoriser l’émergence de la technologie sur les véhicules lourds.
Qu’elle est la conception d’un moteur à Hydrogène ?
se rapproche t-elle d’un moteur thermique essence ou diesel avec des spécificités propre à cette énergie ?
La vue du moteur de l’article le laisse supposer.
Si le moteur tronc se rapproche d’un thermique cela veut peut-être dire que nous retrouverions des pièces connues que nous allons abandonner pour l’électrique .
Je vais essayer d’apporter une réponse à cette question .
PIWI : MERCI
A priori beaucoup d’informations approximatives ou incomplètes circulent depuis quelques temps concernant l’hydrogène.
Si le concept d’un moteur thermique classique pourrait être retenu avec de l’hydrogène comme énergie, il y a fort à parier que des aménagements importants et non dévoilés voir connus en ce moment devraient être réalisés pour y parvenir.
Ce sujet est néanmoins important car dans cette éventualité nous retrouverions des pièces de forge et fonderie que nous allons perdre avec le moteur électrique.
Toutefois le problème posé concerne l’obtention de l’hydrogène, de son stockage et des problèmes de sécurité qui s’y rajoutent.
Il ne faut également pas minimiser les problèmes économiques qui peuvent apparaître et écarter certaines solutions, coût trop élevé ou manque de rentabilité, pour le motoriste, le fabriquant d’hydrogène et … l’état.
Sujet à suivre avec intérêt.
Le moteur à (di-)hydrogène à combustion interne pose de nombreux problèmes de conception et de fabrication. Bien que possédant un rendement énergétique théorique 2,75 fois plus important que la plupart des hydrocarbures ainsi qu’une énergie stockée par unité de masse 2,6 fois plus importante que l’essence, l’hydrogène nécessite en comparaison, à cause de sa très faible densité, un volume de stockage 4 fois plus important sous forme liquide, et 19 fois plus important sous forme gazeuse. De plus, le rendement d’un moteur à hydrogène à combustion interne n’est que de 20% à 25% comparé à celui d’un moteur essence.
Ce faible rendement s’explique par plusieurs facteurs :
* la faible densité de l’hydrogène gazeux nécessite des systèmes d’admission surdimensionnés, et entraîne donc de grandes difficultés de fabrication et de tenue des culasses à cause des gros diamètres de soupapes et des diamètres importants des conduits d’admission;
* bien que le coefficient de diffusion de l’hydrogène dans l’air soit 12 fois plus important que celui de l’essence, le mélange air/hydrogène ne s’allume que vers 600°C au lieu d’environ 300°C pour l’essence;
* par contre le front de flamme progresse 4 fois plus vite qu’avec de l’essence, ce qui provoque du cliquetis car l’accélération du piston après le passage au PMH est trop faible;
* la densité d’énergie résultante de l’explosion du mélange air/hydrogène est bien plus faible que pour l’essence, la puissance moteur à cylindrée égale est diminuée de moitié environ;
* le moteur à hydrogène est très sujet au retour de flamme (combustion du mélange dans la tubulure d’admission suite à la présence de gaz brûlés résiduels à haute température dans la chambre de combustion après fermeture des soupapes d’échappement);
* et le plus gros défi est celui du réservoir : il faut stocker environ 8kg d’hydrogène pour 400km d’autonomie. Or stocker dans un véhicule 89m³ à pression ambiante c’est impossible. Il faut donc le compresser à 700 bars pour le faire tenir dans un réservoir équivalent à celui d’un réservoir de 190L d’essence en perdant 20% d’énergie au passage… ou alors le stocker à l’état liquide dans un réservoir de 112L à 21°K (-252,87°C) en perdant 40% d’énergie !
* le matériau du réservoir doit remplir au moins 3 conditions : permettre un stockage à très haute densité, permettre un remplissage à haute vitesse, et survivre au crash test. Or les matériaux classiques (en fibre de carbone) ont un allongement très faible. Un mix tubes alu/résine epoxy/fibre de carbone aux normes aéronautique répond à ces exigences au prix d’une recyclabilité faible voire nulle, et d’un coût de fabrication exorbitant.
Je ne suis pas motoriste, il se peut que des approximations se soient glissées dans la démonstration, mais je pense que tout le monde a compris les enjeux.