Recherche et développement : la voiture “verte“ existera-t-elle un jour ?

Malgré les progrès sensibles réalisés sur les moteurs à combustion et les carburants, on est encore loin d’un véhicule réellement « vert ». En effet, même si les biocarburants sont aujourd’hui une réalité, ils ne constituent qu’une piste parmi d’autres pour améliorer les performances environnementales des véhicules. La R&D s’est orientée vers une solution hybride permettant de tirer profit des avantages combinés des motorisations thermiques et électriques. Voici un état des lieux des avancées technologiques, des projets en cours et à venir.

AUJOURD’HUI : les constructeurs multiplient les hybrides, ces véhicules équipés d’un moteur thermique principal et d'un moteur électrique auxiliaire alimenté par une batterie Lithium-ion. Citons par exemple la 308 Peugeot hybride (diesel-électricité), la nouvelle Prius Toyota et la Honda Insight, élue voiture verte de l’année 2009. Ford a présenté un programme de développement de véhicules électriques et hybrides sur quatre ans. Nissan va proposer un modèle de luxe et Toyota une déclinaison low cost.

  • Les batteries lithium dont ces véhicules sont pourvus, concernent aussi l'hybride "Plug-In" (équipé d'un moteur électrique principal et d'un moteur thermique auxiliaire) et le véhicule tout électrique.
  • L’hybride est le seul marché développé à ce jour, le conducteur n'étant pas limité en autonomie. Le schéma le plus courant consiste à monter un alterno-démarreur entraîné par courroies ou placé entre le moteur et la boîte de vitesse, permettant ainsi au véhicule de tirer profit des avantages des deux moteurs.
  • En 2007 et 2008, 1 000 000 de voitures hybrides, se sont vendues dans le monde. Selon les études, les ventes se situeront entre 3 et 4 millions de véhicules par an en 2015.

DEMAIN (2010-2012) : même si son autonomie et le réseau de recharge offrent encore des opportunités d’amélioration, la voiture électrique fait déjà des étincelles. La voiture électrique de Renault sera testée « dès cette année », indiquait le constructeur en février dernier. « L'autonomie est de 160 kilomètres avec l'air conditionné réglé au maximum et la radio. » Renault a déjà annoncé qu'il lancerait ses premiers véhicules électriques en 2011 et massivement en 2012. Les particuliers devront équiper leur garage d'une prise électrique spécifique pour recharger les batteries.

  • En mars, lors du dernier salon de Genève, le groupe français Bolloré (et son partenaire italien Pininfarina) ont lancé la pré-réservation de leur voiture électrique, la Bluecar. Elle dispose d'une supercapacité de 50 kW qui permet de stocker l'énergie récupérée au freinage, et présente une autonomie de 250 km « sur route et aussi en ville, avec une prise standard », a souligné l’industriel, qui annonce qu’un véhicule commandé aujourd’hui « sera livrable dans un an »…
  • PSA Peugeot Citroën commercialisera en 2010 une adaptation pour le marché européen de la citadine électrique i MiEV du Japonais Mitsubishi, lancé à l’été 2009 au Japon. L’autonomie ? 160 km.
  • Smart ForTwo Plug-in, la Smart électrique prévue pour 2010, disposerait d'une autonomie de 150 km en ville. Une recharge complète reviendrait à environ 2 euros.

APRES-DEMAIN (2015-2020) : Ca bouge pour l’hydrogène !
Cette technologie innovante qui commence à sortir du champ expérimental n’émet que de la vapeur d’eau. Un programme européen de stockage de l’hydrogène, StorHy, a réuni 5 constructeurs (BMW, Daimler, Ford, PSA Peugeot Citroën et Volvo), 14 équipementiers ainsi que 15 instituts de recherche européens pendant quatre ans et demi. Il s’est clos en 2008.
Certes, la maturité technique et économique du véhicule hydrogène est loin du stade industriel permettant une commercialisation en grande série, mais StorHy a bel et bien renforcé l’expertise pour des véhicules zéro émission de CO2 : 7 démonstrateurs technologiques utilisant l’hydrogène associé à la pile à combustible (PAC) ont été testés.
L’objectif : accélérer le développement des trois principales technologies de stockage de l'hydrogène :

  • à l’état gazeux sous haute pression (jusqu'à 700 bar),
  • sous forme liquide (cryogénique) à moins de 253 °C,
  • absorbé dans des matériaux solides.

Les deux premières solutions technologiques sont maintenant prêtes pour un développement en petites séries.

Le modèle hydrogène de Honda élue voiture verte
La Honda FCX Clarity est la première voiture de série équipée d’une pile à combustible qui utilise de l’hydrogène pour produire de l’énergie électrique, donc zéro émissions. Un autre système lui permet de récupérer l’énergie libérée au freinage pour recharger les batteries au lithium, comme sur une voiture hybride.
Depuis l’été 2008, elle est proposée en location en Californie, l’une des seules régions au monde pourvue d’un véritable réseau de pompes à hydrogène.
Elle a été élue « Voiture Verte de l’année 2009 » en avril par un jury composé de 59 journalistes issus de 25 pays, en marge du salon automobile de New York.
En termes de performances, la Clarity développe une puissance de 100 kilowatts (soit environ 135 chevaux), ne consomme que 3,4 litres d’hydrogène tous les 100 km. Autonomie maximale de 435 kilomètres.
Problème : la pile à combustible étant une technologie encore extrêmement coûteuse (quelques centaines de milliers d’euros par véhicule !), cette auto “100 % écolo” et ses pareilles ne seront pas proposées à la vente. Ce n’est que la première étape d’une longue aventure.

Quel véhicule choisir & à quelle échéance ?

Visualiser le schéma ci dessous :




Tous les futurs sont possibles : « Mais où est passée la voiture verte ? »  
PSA et Renault "champions" du dépôt de brevets : Les deux constructeurs automobiles français sont premiers du classement 2008 de l’INPI (Institut national de la propriété intellectuelle).

C’est la question que posait en kiosque en mars dernier le N°1 de Terra Eco, nouveau mensuel spécialiste du développement durable. Le journaliste Arnaud Gonzague, un des membres fondateurs, revient sur ce dossier.

« Nous avons recensé les différents scenarii. On sait aujourd’hui que par essence, la voiture est condamnée à disparaître sous sa forme actuelle. Ce qui est fascinant, façon Jules Verne, c’est qu’on ne sait pas encore quelles seront les solutions alternatives vraiment viables. Nous n’avons donc pas fini de parler de voiture verte dans le magazine ! Exemple, l’hydrogène a la cote aujourd’hui, comme l’électrique, puis les biocarburants l’avaient hier et peut-être demain. Cela durera t-il ? Peut-être qu’ils seront-ils un jour délaissés au profit de l’utilisation des algues, pas chères à produire, sans surface agricole. Ou encore des termites, dont l’intestin contient un bacille capable de transformer en sucre la cellulose du bois ou de n’importe quelle autre biomasse. Et il y a encore tant d’inconnues : qui va trancher ? une volonté politique, le marché, le consommateur, un mélange des trois ? On n’en sait rien ! »

 

En tête, PSA avec 961 brevets, talonné par Renault (950). Si l'on déduit que cela correspond à la nécessité de protéger l'innovation, pourquoi une telle profusion ? François Roudier, directeur de la communication du Comité des constructeurs français d’automobiles (CCFA), revient sur ce palmarès.

« Ces nombres élevés correspondent à la nécessité de tout protéger, y compris les inventions qui ne sortiront pas des laboratoires. Dans le détail, il y a trois catégories : la protection du design et des éléments de confort, la sécurité… Et la motorisation et la protection de l’environnement, qui constituent souvent la plus grosse partie. Exemple : l’échappement. Un des grands dépôts des années passées concernait les filtres à particule, qui reflètent bien la dimension environnementale prise par tout le bloc motorisation. Les nouveaux moteurs hybrides PSA et électriques Renault ont donné lieu à de nombreux brevets du lot 2008, en corollaire du développement des nouvelles énergies. »



Zoom

Les intérêts environnementaux d’une motorisation hybride

1/ Lorsque le véhicule roule à une vitesse stabilisée

Son moteur ne fonctionne qu’à 50 % de sa capacité. Le système hybride va alors légèrement augmenter la charge du moteur et déplacer son utilisation dans une zone plus favorable. L’énergie supplémentaire ainsi générée est récupérée par l’alterno-démarreur et stockée dans la batterie. L’énergie récupérée est ensuite utilisée pour répondre à une demande importante de puissance. Dans ce cas, l’alterno-démarreur devient moteur et sa puissance vient s’additionner à celle du moteur thermique.

2/ Le « stop-and-go »

Quand la voiture stoppe (feux rouges, circulation dense…), le moteur thermique se coupe automatiquement au lieu de tourner au ralenti. Ce principe seul permet une économie de 3 à 5 % de carburant.
Pour redémarrer, une simple pression sur la pédale d’accélération remet le véhicule en mouvement en n’utilisant que l’alterno-démarreur dans un premier temps, ce qui permet de ne pas consommer de carburant comme avec un véhicule à motorisation classique.
Le moteur thermique, quant à lui, ne sera mis en fonction que dans un second temps.

3/ La récupération de l’énergie générée par le freinage.

L’alterno-démarreur récupère l’énergie cinétique du véhicule lors des légers ralentissements.
Plus tard, lorsque le conducteur a besoin d’un surplus de puissance, au lieu d’injecter une plus grande quantité de carburant dans le moteur, c’est le moteur électrique qui va apporter l’énergie stockée préalablement.