{"id":3443,"date":"2023-09-13T00:19:12","date_gmt":"2023-09-12T22:19:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.lesretrosdelabievre.fr\/?p=3443"},"modified":"2023-09-16T01:19:53","modified_gmt":"2023-09-15T23:19:53","slug":"stand-ehp2-sur-le-moteur-a-hydrogene","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.lesretrosdelabievre.fr\/?p=3443","title":{"rendered":"eHP2 : Le Moteur \u00e0 Hydrog\u00e8ne"},"content":{"rendered":"\n

L’histoire ne retient les solutions d’avenir qui marquent le temps. Au R\u00e9tros de la Bi\u00e8vre, nous pr\u00e9sentons les souvenirs du pass\u00e9, certaines innovations sont aujourd’hui oubli\u00e9es, d’autres restent grav\u00e9es dans nos m\u00e9moires mais certaines inventions sont toujours utilis\u00e9es aujourd’hui et sont am\u00e9lior\u00e9es. <\/p>\n\n\n\n

Avec le changement climatique et les \u00e9volutions \u00e9conomiques r\u00e9cemment, les moyens de locomotion et depuis plus d’un si\u00e8cle, les moteurs, ont toujours su s’adapter et rester \u00e0 la pointe de la technologie en \u00e9voluant. Les ing\u00e9nieurs fertiles dans ce domaine cherchent des process et trouvent des solutions pour progresser, avancer, s’adapter. <\/p>\n\n\n\n

Dans ce cadre la soci\u00e9t\u00e9 eHP2 expose aujourd’hui des innovations dont certaines marqueront l’histoire automobile et pr\u00e9sente etre autre, le moteur \u00e0 hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n

LES DEFIS DU MOTEUR THERMIQUE A HYDROGENE FACE A LA MOBILITE ELECTRIQUE <\/strong>(Source: Jean-Pierre BOUDY)<\/h2>\n\n\n\n
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La production et le stockage de l’hydrog\u00e8ne<\/h2>\n\n\n\n

Il y a diff\u00e9rentes possibilit\u00e9s :<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • l’hydrog\u00e8ne naturel (gisements en Lorraine et un peu partout dans le monde)<\/li>\n\n\n\n
  • le vaporeformage du m\u00e9thane : la solution la plus utilis\u00e9e aujourd\u2019hui, car la moins ch\u00e8re. Mais le gros inconv\u00e9nient est qu’en produisant de l\u2019hydrog\u00e8ne, on \u00e9met du gaz carbonique, ce qui n\u2019est pas tr\u00e8s \u00e9cologique                    <\/li>\n\n\n\n
  • \u00c9lectrolyse de l\u2019eau : meilleur bilan \u00e9cologique, mais plus ch\u00e8re (environ 5 fois plus que le vaporeformage du m\u00e9thane) et rendement faible. Des recherches sont en cours pour am\u00e9liorer ces deux points (\u00e9lectrolyse haute temp\u00e9rature\u2026). \u00c0 noter que la \u00ab couleur \u00bb de  l\u2019hydrog\u00e8ne ainsi produit selon l\u2019origine de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 qui sert \u00e0 l\u2019\u00e9lectrolyse : si cette \u00e9lectricit\u00e9 provient de centrales \u00e0 charbon ou \u00e0 gaz, le bilan \u00e9cologique est mauvais, car il y a \u00e9mission de CO2 ; au contraire, si elle provient de centrales nucl\u00e9aires ou de sources renouvelables (\u00e9olien ou solaire), le bilan \u00e9cologique est bien meilleur, car il n\u2019y a pas d\u2019\u00e9mission de CO2<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
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    La distribution et le stockage de l’hydrog\u00e8ne<\/h2>\n\n\n\n

    Pour la mobilit\u00e9 automobile, ainsi que pour les transports en camion, il n\u2019est pas envisageable d\u2019utiliser de l\u2019hydrog\u00e8ne liquide, car en fin de mission, il faut vidanger le r\u00e9servoir\u2026 C\u2019est concevable pour des avions, et m\u00eame des fus\u00e9es (c\u2019est le cas aujourd\u2019hui), mais pas pour des v\u00e9hicules automobiles.<\/p>\n\n\n\n

             La solution, qui est d\u00e9j\u00e0 appliqu\u00e9e pour les piles \u00e0 combustible qui \u00e9quipent d\u00e9j\u00e0 des automobiles et des camions, consiste \u00e0 stocker l\u2019hydrog\u00e8ne sous haute pression, 700 bars.<\/p>\n\n\n\n

             L\u2019hydrog\u00e8ne est comprim\u00e9 est distribu\u00e9 par des \u00ab pompes \u00e0 hydrog\u00e8ne \u00bb, dans des stations-service qui en sont \u00e9quip\u00e9es. Il est possible et m\u00eame probable qu\u2019on se dirige vers une solution qui consiste \u00e0 produire l\u2019hydrog\u00e8ne dans les lieux de distribution. L\u2019hydrog\u00e8ne est ensuite stock\u00e9 \u00e0 bord des automobiles et des camions dans des r\u00e9servoirs haute pression. Ces r\u00e9servoirs, qui existent d\u00e9j\u00e0, sont cylindriques, et fabriqu\u00e9s en fibre de carbone bobin\u00e9e. Un liner \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du r\u00e9servoir assure l\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 \u00e0 l\u2019hydrog\u00e8ne. Un d\u00e9tendeur \u00e9quipe le r\u00e9servoir pour ramener la pression \u00e0 quelques dizaines de bars, utilisables par le syst\u00e8me d\u2019alimentation du moteur. Ceci veut dire qu\u2019on ne peut pas utiliser la totalit\u00e9 du gaz contenu dans le r\u00e9servoir.<\/p>\n\n\n\n

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    Le moteur thermique \u00e0 hygrog\u00e8ne<\/h2>\n\n\n\n

    C\u2019est un moteur \u00e0 allumage command\u00e9, comme les moteurs \u00e0 essence de nos automobiles actuelles (pas les moteurs Diesel qui, eux, sont des moteurs \u00e0 allumage par compression). Ceci veut \u00e9videmment dire qu\u2019il doit \u00eatre \u00e9quip\u00e9 d\u2019un syst\u00e8me d\u2019allumage. Il y aura quelques diff\u00e9rences par rapport aux moteurs \u00e0 essence pour l\u2019adapter \u00e0 la combustion de l\u2019hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n

             Bien \u00e9videmment, il va y avoir quelques probl\u00e8mes \u00e0 r\u00e9soudre pour parvenir \u00e0 exploiter et fabriquer ces moteurs :<\/p>\n\n\n\n

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    • L\u2019homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du m\u00e9lange pour une bonne combustion du m\u00e9lange air-hydrog\u00e8ne, ce qui va n\u00e9cessiter de travailler l\u2019a\u00e9rodynamique interne du moteur (conduits admission et chambre de combustion)<\/li>\n\n\n\n
    • La technologie et la g\u00e9om\u00e9trie de l\u2019injecteur (direct, dans la chambre de combustion)<\/li>\n\n\n\n
    • Le refroidissement intense de la chambre de combustion et tous ses composants (piston, soupapes, culasse, bougie, chemise) pour combattre le pr\u00e9allumage par points chauds (l\u2019hydrog\u00e8ne est tr\u00e8s sensible \u00e0 ce ph\u00e9nom\u00e8ne)<\/li>\n\n\n\n
    • Le syst\u00e8me d\u2019allumage (qui devra permettre d\u2019allumer un m\u00e9lange pauvre air-hydrog\u00e8ne, tout en maximisant la vitesse de combustion). Une solution envisageable est la bougie \u00e0 pr\u00e9chambre, aujourd\u2019hui utilis\u00e9e sur les moteurs de Formule 1\u2026<\/li>\n\n\n\n
    • La plage de richesse du m\u00e9lange assurant des \u00e9missions de NOx les plus faibles possibles<\/li>\n\n\n\n
    • L\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 de la segmentation des pistons pour minimiser les remont\u00e9es d\u2019huile dans la chambre de combustion (but : minimiser les \u00e9missions de CO2)<\/li>\n\n\n\n
    • La tenue m\u00e9canique de tous les organes qui sont soumis aux pressions \u00e9lev\u00e9es de combustion : pistons, soupapes, culasse, carter cylindres, bielles, vilebrequin, coussinets\u2026.)<\/li>\n\n\n\n
    • Le syst\u00e8me de suralimentation permettant un d\u00e9bit d\u2019air \u00e9lev\u00e9, n\u00e9cessaire pour une combustion en m\u00e9lange pauvre, avec pour cons\u00e9quence une \u00e9nergie faible des gaz d\u2019\u00e9chappement<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
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      Les solutions envisag\u00e9es<\/h2>\n\n\n\n

      Pour l\u2019homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du m\u00e9lange, on recherchera une forte turbulence de l\u2019air dans la chambre de combustion (tumble)<\/p>\n\n\n\n

      Concernant l\u2019injecteur (probablement multi trous pour l\u2019homog\u00e9n\u00e9it\u00e9), il faudra s\u2019adresser \u00e0 un \u00e9quipementier sp\u00e9cialiste (Bosch, par exemple, qui travaille d\u00e9j\u00e0 sur ce sujet)<\/p>\n\n\n\n

      Pour le refroidissement, il faudra assurer un d\u00e9bit d\u2019eau intense dans les zones chaudes de la chambre. Le choix des mat\u00e9riaux pourra aussi contribuer \u00e0 la r\u00e9duction de la temp\u00e9rature des parois. Le piston devra \u00eatre un piston refroidi par galerie. Les soupapes seront refroidies \u00e0 l\u2019admission et \u00e0 l\u2019\u00e9chappement.<\/p>\n\n\n\n

      Pour l\u2019allumage, la bougie \u00e0 pr\u00e9chambre est une solution probable<\/p>\n\n\n\n

      Pour la tenue m\u00e9canique, c\u2019est le choix des mat\u00e9riaux, le design et le bon dimensionnement des composants qui permettront d\u2019atteindre la fiabilit\u00e9 attendue. Pour le piston, il sera tr\u00e8s probablement n\u00e9cessaire de recourir \u00e0 un piston en acier, comme sur certains moteurs Diesel<\/p>\n\n\n\n

      Pour la d\u00e9pollution, on envisagera une combustion en m\u00e9lange pauvre (en dessous d\u2019une richesse de 0,4, il n\u2019y a plus d\u00e9mission de NOx)<\/p>\n\n\n\n

      Concernant le syst\u00e8me de suralimentation, il y a deux solutions :<\/p>\n\n\n\n

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      • Soit on limite la richesse \u00e0 une valeur moyenne (par exemple 0,6-0,7), permettant de ne pas avoir recours \u00e0 la double suralimentation, mais n\u00e9cessitant un syst\u00e8me de d\u00e9pollution des NOx<\/li>\n\n\n\n
      • Soit on essaye de faire fonctionner le moteur \u00e0 une richesse faible, de l\u2019ordre de 0,4, n\u00e9cessitant une double suralimentation, mais plus simple \u00e0 d\u00e9polluer. Dans ce cas, on peut imaginer une double suralimentation constitu\u00e9e d\u2019un turbocompresseur en s\u00e9rie avec un compresseur entrain\u00e9 m\u00e9caniquement par le moteur, ou par un moteur \u00e9lectrique.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Avantages et inconv\u00e9nients du moteur H2 compar\u00e9 aux autres solutions<\/h2>\n\n\n\n
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