ORECA à fond sur le moteur à hydrogène

Spécialiste de la compétition automobile, cet acteur travaille depuis Magny-Cours (Nièvre) sur le moteur à combustion, notamment dans le cadre du Dakar. Et il propose aussi ses moyens de test.

Dès la fin du premier trimestre, ORECA Magny-Cours pourra passer au banc des moteurs à hydrogène. L’entreprise a décidé d’adapter l’un de ses bancs de test afin de répondre aux demandes de constructeurs, de promoteurs ou d’équipes privées qui souhaiteraient éprouver la technologie. ORECA dispose d’une machine BORGHI d’une capacité de 800 CH et 1000 N.m. « Grâce à une synergie entre nos outils d’analyse de combustion de dernière génération, notre Bureau d’Études et nos partenaires de simulation combustion, toute l’équipe est enthousiaste à l’idée de développer les moteurs de demain », commente Vincent Garreau, Directeur de Projet sur le site de Magny-Cours.

Ce banc hydrogène servira aussi aux équipes d’ORECA Magny-Cours pour développer leurs projets. Par exemple, afin de répondre au programme « Dakar Future », le plan de transition énergétique lancé par le rallye-raid, l’entreprise travaille d’ores et déjà sur une future motorisation à technologie hydrogène qui pourra équiper les véhicules des concurrents du Dakar dès 2024. Convaincu par le potentiel de l’hydrogène en compétition, cet acteur majeur du sport auto est accompagné par le Pôle de compétitivité Véhicule du Futur, qui lui a récemment accordé sa labellisation officielle. Un cachet d’excellence qui permettra aux équipes de Magny-Cours de travailler dans des conditions optimales

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à propos de l'auteur

Laurent Meillaud

Laurent Meillaud

Journaliste automobile depuis plus de 30 ans, suivant les évolutions technologiques, je m'intéresse aussi aux énergies alternatives, dont l'hydrogène que je suis depuis 20 ans. J'ai co-écrit un ouvrage à ce sujet en 2007 avec Pierre Beuzit, ancien patron de la R&D chez Renault. Je collabore également depuis 2016 à la newsletter de France Hydrogène.

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  1. VERDUCCI Jean

    Enfin on s’intéresse au moteur thermique à hydrogène. Ancien DR au CNRS je milite pour son développement. Ci-dessous mon analyse sur la question.

    Sauvons notre industrie automobile européenne
    L’Europe est le berceau de l’industrie automobile. Depuis plus de deux siècles les européens n’ont cessé d’amélioré la voiture.
    De temps en temps je pense à mon père décédé en 1944. Il avait un garage, c’était l’époque de l’allumage par magnéto, du démarrage à la manivelle, des gazogènes de la guerre etc. Je l’imagine revenant aujourd’hui et découvrant nos voitures modernes puissantes, confortables, sûres, équipées du GPS, du téléphone, de l’ABS etc.
    Toute cette belle évolution, en grande partie due à l’Europe risque d’être perdue avec, comme nous allons le voir, le risque d’effondrement de cette industrie.
    Le changement climatique dû aux gaz à effet de serre impose d’arrêter le plus vite possible l’usage des énergies fossiles, en particulier des produits pétroliers. L’automobile se trouve donc touchée directement.
    Depuis un certain temps, l’Europe a pris des mesures pour limiter la production de gaz à effet de serre pour les moteurs en mettant en place des normes de plus en plus restrictives, mais il faut aller plus loin : l’Europe veut interdire à partir de 2035 la production de voitures à moteur thermique.
    Deux solutions sont actuellement envisagées : le véhicule électrique à batteries ou à hydrogène.
    Pour la voiture électrique à batterie, les choses ont bien avancé : les progrès dans le rapport poids-puissance des batteries et l’abaissement du coût ont permis un développement rapide puisqu’en 2022, 10% des voitures vendues en France étaient électriques ou hybrides.
    Pour les véhicules lourds (trains, camions, autobus) ou puissants (engins de chantier, tracteurs) la batterie n’est pas utilisable en raison d’un rapport poids-puissance trop défavorable. Il ne reste donc que la solution de l’hydrogène comme source d’énergie non carbonée. On commence à voir apparaître des trains, des bus, des camions fonctionnant à l’hydrogène. Dans les différents modèles testés actuellement, l’hydrogène est transformé en électricité au travers d’une pile à combustible (PAC) pour actionner un moteur électrique, mais on commence à voir quelques tentatives utilisant directement l’hydrogène dans un moteur à explosions.
    Quel que soit le type de motorisation, cette approche suppose d’avoir accès à de grandes quantités d’hydrogène dont la production ne doit pas être carbonée. Le développement des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque) peut résoudre en partie le problème : ce sont des énergies intermittentes qui peuvent être en excès à certains moments. Comme l’énergie électrique ne se stocke pas (sauf dans des batteries), elle peut être utilisée pour faire de l’hydrogène grâce à des électrolyseurs (c’est ce qu’on appelle l’hydrogène vert). De l’hydrogène peu carboné peut aussi être produit de la même manière mais à partir de l’énergie nucléaire (hydrogène jaune). Partout dans le monde, la production d’hydrogène vert ou jaune est en plein développement. On peut donc s’attendre à ce que rapidement l’accès à l’hydrogène ne soit plus une difficulté et son coût diminuer. Par contre reste le problème de sa distribution sous forme comprimée (350 ou 700 bars). Pour cela il faudra un gros effort des industriels mais aussi des pouvoirs publics, mais cela se fera forcément puisque les poids lourds en auront besoin.
    Revenons au problème de la voiture propre.
    Compte tenu de la proposition de la Commission Européenne d’interdire la production de voitures thermiques dès 2035, les constructeurs européens se sont lancés dans le « tout électrique » ou l’hybride. Pour l’instant, la voiture électrique à hydrogène (avec PAC) ne s’est pas développée compte tenu du prix élevé de la PAC.
    Le gros avantage de la voiture électrique est de ne pas polluer pendant son utilisation permettant ainsi d’éviter notamment la pollution dans nos villes. Par contre en fin de vie le recyclage complet et de grandes quantités de batteries est un vrai problème. Mais surtout, l’empreinte écologique de la fabrication est énorme. A titre d’exemple, une batterie de ZOE contient 7 kg de lithium, 34 Kg de nickel, 11 Kg de cobalt et 11 Kg de manganèse, qu’il faut extraire et purifier.
    Un autre inconvénient de la voiture électrique est son autonomie limitée et le temps nécessaire à la recharge de la batterie, même si des progrès importants ont été faits. Il en est de même pour l’accès aux bornes de recharge.
    Mais à mon avis le plus gros problème de la voiture électrique c’est qu’elle nous rend totalement dépendants de la Chine.
    La Chine est le plus gros émetteur de gaz à effet de serre, mais contrairement à ce que l’on pense, elle fait de gros efforts pour les limiter. Elle a commencé par développer les panneaux photovoltaïques, construit des « megafactory » pour les fabriquer en grandes quantités et en baisser le coût. Elle a ainsi pu inonder le marché chinois puis le marché européen qui n’a pas pu résister devant les prix bas chinois.
    La Chine est en train d’appliquer la même politique pour la voiture électrique. Alors qu’elle n’avait pas une culture ancienne de la voiture, elle est en train de devenir le leader mondial dans le domaine de l’automobile.
    Pour cela, la Chine utilise ses capacités de penser la politique à long terme. Ainsi, elle s’est assuré l’accès parfois quasi exclusif aux matières premières indispensables : lithium purifié, graphite, cobalt, manganèse, terres rares pour les batteries ou les moteurs électriques performants.
    Comme pour les panneaux photovoltaïques, elle va inonder le marché chinois tout en peaufinant leurs modèles sur le plan technique pour les rendre compétitifs par rapport aux voitures européennes.
    Nos constructeurs européens, qui ont fait un gros effort pour passer à l’électrique (changement des lignes de fabrication avec de nouvelles plateformes pouvant accepter les batteries) auront beaucoup de mal à résister aux chinois, notamment parce qu’ils en sont tributaires. Ceci est d’autant plus vrai que la coopération européenne n’est pas au rendez-vous. L’airbus des batteries est mort-né et les constructeurs jouent au chacun pour soi pour les batteries et les moteurs ou pour les matières premières pour les fabriquer (l’usine de batteries pour Renault construite à Douai est en fait la propriété du chinois Envision).
    De plus, les chinois ont de l’avance sur l’Europe dans le domaine mobilité électrique (on nous annonce l’importation prochaine du SUV NIO ayant une autonomie de 1000Km !) et leurs moyens de recherche sont importants et concentrés alors qu’en Europe ils sont dispersés.
    Une seule solution existe pour sauver l’industrie automobile européenne : c’est d’utiliser l’hydrogène avec des moteurs à explosions.
    Des moteurs fonctionnent au GPL, rien n’empêche d’utiliser l’hydrogène d’autant plus qu’il a un pouvoir énergétique plus élevé.
    Mais c’est une solution qui est souvent considérée comme « rétrograde » et souvent accusée de mauvais rendements (25-30%) ce qui est faux comme le montrent diverses études.
    Le projet européen Hylce (2010) a montré qu’avec peu de modifications il était aisé d’obtenir des rendements dépassant 40% avec un moteur à hydrogène
    L’APHYPAC, dont le nom indique que leur centre d’intérêt est la pile à combustible écrit dans son mémento de l’hydrogène « pour un moteur atmosphérique à pré mélange, l’hydrogène occupe un relativement grand volume, ce qui diminue la quantité de fluide de travail à chaque cycle et réduit de manière importante (au moins 20 à 25%) la puissance spécifique du moteur, mais en raison de la possibilité d’un taux de compression élevé 13 à 14, le rendement énergétique peut atteindre 36 % alors que celui des moteurs classiques à taux de compression plus bas (8 à 9) ne dépasse pas 30 %. La limitation en puissance spécifique peut être éliminée via des dispositifs d’injection appropriés (injection directe haute pression) et la suralimentation (turbo ou compresseur). On peut alors aboutir à des moteurs à très hauts rendements (plus de 40%), sur toute la plage de fonctionnement, rendements pouvant même dépasser ceux des meilleurs moteurs Diesel »
    A Solaise, l’institut français du pétrole (IFPEN) fait des recherches sur l’utilisation de l’hydrogène dans les moteurs thermiques en vue de leur emploi sur des poids lourds. De même aux Etats Unis, la société Cumins développe aussi des moteurs hydrogène pour poids lourds. BMW développe un moteur à hydrogène avec l’appui du gouvernement allemand (projet HyCET).
    Rappelons-nous l’évolution du moteur diésel : il a d’abord été employé pour les poids lourds, puis pour les petits utilitaires (on se souvient de la camionnette 403 diésel dont certains exemplaires circulent encore dans les pays africains). Les moteurs ont ensuite évolué pour être utilisés dans les voitures avec autant de qualités que les moteurs essence.
    La même évolution est tout à fait possible pour le moteur à hydrogène. Toyota annonce la mise sur le marché en 2023 de deux modèles à moteur thermique à hydrogène.
    Maintenant voyons quels sont les avantages du moteur à hydrogène.
    Sur le plan des gaz à effet de serre, le moteur ne produit que de l’eau et éventuellement un peu d’oxyde d’azote. Mais des études ont montré qu’en augmentant la proportion d’oxygène, on observait une très forte réduction de la formation de NOX.
    Du point de vue industriel, les motoristes européens sont capables de mettre rapidement et sans trop d’investissements des solutions efficaces et viables. Une bonne solution serait une vraie coopération européenne dans un système « airbus du moteur à hydrogène ».
    Contrairement à l’électrique qui va entrainer la suppression de la filière moteur avec les licenciements correspondants, le moteur à hydrogène va la maintenir et même éventuellement la développer. Si les pays riches pourront passer à l’électrique ou à l’hydrogène, il n’en est pas de même pour certains pays moins riches à qui il faudra fournir encore pendant des décennies des moteurs thermiques à carburant fossile. Ceci sera possible si nous avons conservé l’outil de production grâce au moteur thermique à hydrogène.
    De plus il devrait être possible de modifier les véhicules récents en les rendant compatibles avec l’hydrogène (rétrofit) ce qui apporterait un gain important sur l’empreinte carbone globale.
    Avec le moteur à hydrogène, il n’y a plus de problème de recyclage comme avec les batteries ou les PAC.
    Cette approche est également intéressante du point de vue autosuffisance européenne. On voit actuellement les conséquences de notre dépendance au gaz russe. La voiture électrique nous met dans les mêmes conditions par rapport à la Chine alors que la voiture thermique à hydrogène rend l’Europe indépendante des pays asiatiques.
    Il me semble donc que l’ensemble des éléments présentés ci-dessus montre que cette approche est la seule qui puisse sauver notre industrie automobile. Elle devrait être impulsée et encouragée financièrement par l’état.

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