AUTOMOBILE Défis
Les motorisations des véhicules du futur
Parallèlement aux réponses que peuvent apporter les filières des nouveaux carburants face à l'accroissement de l'effet de serre et à la raréfaction de la ressource pétrolière, des mutations technologiques profondes concernant le mode de propulsion sont attendues sur les véhicules du futur, en particulier grâce à l'introduction massive de dispositifs électromécaniques (véhicules électriques et hybrides) et électrochimiques (piles à combustibles).
Le véhicule électrique
Le véhicule électrique n'est pas une nouveauté puisqu'il est né avec l'automobile à la fin du xixe siècle (cf. automobile - Histoire). Après plus d'un demi-siècle d'abandon, la prise de conscience des problèmes environnementaux en ville relance, dans les années 1990, la conception et la production de ce type de véhicules. Le stockage, à bord du véhicule, de l'énergie électrique est assuré par une batterie d'accumulateurs électrochimiques. Le grand intérêt de ce type d'automobiles est l'absence totale de rejets nuisibles. Les progrès dans le domaine des batteries avec les couples nickel-métal hydrure (NiMH, 60 à 110 Wh/kg) et lithium-ion (150 à 190 Wh/kg) permettent d'atteindre une autonomie supérieure à 200 kilomètres pour un petit véhicule. D'autres facteurs positifs, tels que la recharge rapide des batteries, laissent alors entrevoir un avenir solide pour ce mode de propulsion. Au début des années 1990, certaines études prévoient une production mondiale annuelle de 200 000 véhicules électriques en l'an 2000. Mais l'autonomie trop faible de ces véhicules est un frein trop important et, en dix années, si plus de 100 prototypes sont conçus, moins de 20 000 véhicules électriques sont commercialisés dans le monde.
De nouvelles initiatives se font jour, en particulier en France où sont développés des concepts de véhicules plus légers, des composants moteurs mieux optimisés et des batteries plus performantes (li-métal-polymère par exemple). Des autonomies supérieures à 300 kilomètres pourraient convaincre certains clients de faire l'acquisition de ce type d'automobiles. Cependant, pour que ces véhicules entièrement électriques se développent en produits automobiles de masse (c'est-à-dire à plusieurs millions de véhicules par an), il faudrait une véritable rupture dans les technologies des batteries. La physique ne laisse que peu d'espoir à cet égard. Dans leur état actuel de développement, les véhicules électriques sont bien adaptés aux déplacements urbains et périurbains, à condition que les bornes de recharge soient installées en nombre suffisant.
Les clients sont-ils prêts à acquérir un véhicule limité à ce type d'utilisation ? Le peu de succès des véhicules électriques urbains à propulsion classique laisse penser le contraire. Sans une véritable volonté politique capable de corriger le marché, le véhicule tout électrique risque fort de rester un bel objet technologique.
Les véhicules hybrides
Automobile hybride
Toyota Motor Sales, USA
Les véhicules hybrides sont équipés d'une motorisation associant au moins deux moteurs alimentés par deux sources d'énergie différentes, à savoir un moteur thermique (fonctionnant au carburant) et un moteur électrique (alimenté par une batterie). Batteries, moteur thermique, moteurs et générateurs électriques échangent, stockent et fournissent l'énergie mécanique nécessaire à la propulsion du véhicule.
Quel est donc l'intérêt de concevoir un système aussi complexe ? Il est de plusieurs ordres :
– utiliser le moteur thermique avec un meilleur rendement en le faisant fonctionner dans sa plage de fonctionnement optimale ;
– utiliser un moteur thermique plus petit, car les demandes de forte puissance (en accélération) sont couvertes en utilisant les réserves électriques stockées[...]
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Écrit par
- Daniel BALLERINI : ingénieur E.N.S.P.M. (École nationale supérieure du pétrole et des moteurs), ancien chef du département Biotechnologie et chimie de la biomasse à l'Institut français du pétrole, consultant
- François de CHARENTENAY : docteur ès sciences, consultant
- André DOUAUD : directeur technique, Comité des constructeurs français d'automobiles
- Francis GODARD : professeur des Universités
- Gérard MAEDER : ingénieur, École nationale supérieure d'électricité et de mécanique, docteur ès sciences, directeur honoraire de l'ingénierie des matériaux de Renault
- Jean-Jacques PAYAN : professeur honoraire d'Université, ex directeur de la recherche de Renault S.A.
Classification
Médias
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