Innovation

L’invention d’une technologie pour injecter l’hydrogène directement dans les cylindres d’un moteur

Ce nouveau groupe motopropulseur serait capable d’injecter directement l’hydrogène dans les cylindres. Il représente une alternative sans émission carbone aux moteurs thermiques diesel et essence.

Dans le contexte de crise climatique actuelle, toutes les possibilités permettant de réduire l’effet de serre sont à l’étude. Dans le secteur des transports, les ingénieurs cherchent les moyens de remplacer les carburants diesel et essence. Sachez qu’une voiture essence rejette 0,259 kg de CO2 par kilomètre et 2,9 t de CO2 par tonne équivalent pétrole (tep), tandis qu’une voiture diesel produit 0,251 kg de CO2 par kilomètre et 3,1 t de CO2 tep, selon une étude. En effet, les voitures thermiques constituent une importante source d’émissions de gaz à effet de serre dans le monde.

En Europe, les véhicules neufs de ce type seront ainsi interdits d’ici 2035, selon le Conseil de l’UE. Mais à la demande de l’Allemagne, cette mesure pourrait tout de même s’assouplir. Ce pays membre de l’UE propose d’alimenter les moteurs à combustion par des carburants de synthèse, qui devraient être neutres en termes d’émissions de CO2. En Corée du Sud, des chercheurs ont réussi à construire un moteur à hydrogène à injection directe, qui serait sans impact carbone. Cette nouvelle technologie pourrait apporter une grande amélioration dans l’industrie des transports. Découverte.

Test et développement du moteurs à hydrogène.
Test et développement du moteur à hydrogène. Crédit photo : Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM)

Comment est conçu ce moteur à hydrogène ?

Ce moteur de voiture de deux litres a été développé grâce à la collaboration du laboratoire de recherche sur les moteurs à zéro carbone de Hyundai-Kia Motor Company avec l’Institut coréen des machines et des matériaux (KIMM). Selon les chercheurs qui l’ont conçu, il fonctionne complètement à l’hydrogène. La méthode d’injection consiste à induire de l’air durant la course d’admission et à injecter directement de l’hydrogène gazeux dans le cylindre durant la course de compression. Cette équipe a précisé que l’absence d’hydrogène gazeux dans le tuyau d’admission entraîne l’absence de retour de flamme. Ce qui empêche d’augmenter la puissance du moteur.

C’est pourquoi, dans cette étude, l’équipe a choisi d’utiliser un injecteur d’essence d’un moteur à injection directe des véhicules particuliers. Ainsi, l’injection du carburant vert s’effectue à des pressions supérieures (5 MPa et 7 MPa) dans le cylindre. Il est à noter que ces chercheurs ont étudié les effets du calage et de la pression de l’injection du carburant, ainsi que diverses autres stratégies pour optimiser les performances de sortie du nouveau moteur. Ils ont réalisé de nombreux ajustements afin de parvenir à atteindre le couple maximal de 142,7 Nm pendant la combustion.

Un moteur de voiture à hydrogène.
Un moteur de voiture à hydrogène. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Quels sont les avantages de cette technologie ?

Grâce à une température de combustion basse, ce moteur à hydrogène à injection directe rejette de faibles quantités de NOx (en dessous de 15 ppm), selon ces chercheurs. De plus, la combustion ultra-faible affiche un bon rendement thermique, même dans des conditions de charge partielle. Outre cela, d’après les résultats de tests effectués, ce moteur à hydrogène produit des émissions de CO2 et de poussières fines inférieures respectivement de 98 % et de 90 % par rapport aux moteurs à essence. Ce qui fait de lui une alternative moins polluante, remplissant les exigences imposées par l’Union européenne pour les voitures à zéro émission.

Actuellement, l’équipe prévoit de procéder à des tests plus approfondis afin d’évaluer la durabilité de cette nouvelle technologie de motorisation. Elle va aussi étudier le potentiel de ce moteur lorsque celui-ci sera intégré dans les véhicules particuliers, les véhicules utilitaires et les systèmes de production d’énergie sans carbone. Plus d’informations : Science Direct. Que pensez-vous de cette invention ? N’hésitez pas à partager votre avis, vos remarques ou nous signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .


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17 commentaires

  1. Il serait intéressant de comparer le bilan carbone global d’un tel véhicule par rapport aux véhicules électriques qui contrairement à ce qui est dit habituellement, ont eux aussi un bilan carbone global positif.

  2. La solution est prometteuse et sera bien plus honorable que des voitures électriques qui sont une foutaise politique et surtout écologique.

  3. Ceci laisse présager un avenir plus certain que l’électricité dans les véhicules de demain à encourager les développements qui dans un avenir proche il sera perfectionné pour être encore plus efficient

  4. Votre nouvelle technologie date un peu, en 1970, on savait déjà que s’était possible. En 2006, BMW présente hydrogène 7 a los Angeles, une voiture roulante a l’hydrogène en thermique

  5. Dans votre article, vous dites que les voitures thermiques rejettent beaucoup de polluant dans l’air! D’accord, mais que dire des super.tankers et des milliers d’avions en vol à l’heure où j’écris cette bafouille….

  6. Excellent, en plus si il est possible de rétrofiter des moteurs existant il ne serait plus nécessaire de détruire les voitures pouvant supporter ce système et ainsi améliorer encore l’empreinte carbone, ce qui n’est pas le cas avec l’électrique.

  7. Enfin une solution pour conserver les moteurs thermiques et envoyer les voitures électriques à la casse.
    Nos gouvernements vont ils enfin comprendre. C est pas sur !

  8. N’en déplaise a Pierre mais le rendement d’un moteur a explosion sera toujours ridicule et quelque que puisse être le carburant le gaspillage reste du gaspillage, l’électricité reste l’avenir on en peut pas lutter contre 95 a 96% de rendement.
    Faut redescendre sur terre !!
    Nuno

  9. J’espère seulement que le lobby des batteries et du tout électrique et les gaucos écolo extrémistes qui profitent opportunément des aides pour les investissements dans les énergies renouvelables ne se mettent pas sur le chemin de cette innovation qui évitera à coup sûr une grande catastrophe écologique et drame social prévisibles pour cause de la destruction programmée de tout un tissu économique et industriel qui dépend du moteur thermique

  10. L’avantage de cette technologie est de ne pas utiliser de matériaux rares ou difficiles d’accès. L’inconvénient, c’est qu’elle ne va pas dans le sens de la sobriété énergétique.
    Pour alimenter un parc de véhicule hydrogène avec combustion directe (c’est-à-dire sans pile à combustible), il faudra 6 fois plus de centrales nucléaires ou d’éoliennes que pour alimenter ce même parc avec des véhicules sur batterie.
    En effet, ce moteur à injection directe d’hydrogène est un moteur thermique comme les autres. Son rendement n’a pas de raison d’être meilleur que celui des moteurs thermiques actuels, c’est-à-dire 36% en essence, 42% en gasoil (valeur optimale PCI).
    En conditions normales d’utilisation, c’est-à-dire proche du cycle WLTP il faut compter moitié moins, soit 18% en essence, 21 % en gasoil.
    Avec ce moteur thermique à injection directe d’hydrogène, si je compte un rendement de 20 % sur cycle WLTP, et que cet hydrogène est obtenu par électrolyse, cela nous fait un rendement global de 11% (59% pour l’électrolyseur, 92% pour la compression, 20% pour le moteur à combustion de H2)

    Avec des véhicules sur batterie, le rendement global est de l’ordre de 70% (source Ademe), 6,4 fois meilleur que celui de la chaine avec combustion d’H2.

    Développer les moteurs à combustion d’H2 engendre donc un gaspillage énorme d’électricité, puisque 89 % de l’énergie produite à la source (éolienne ou nucléaire) sera perdue sous forme de chaleur, dans les électrolyseurs et les moteurs thermiques à combustion d’hydrogène.
    Voilà pourquoi je pense, tant que les matériaux sont disponibles, qu’il vaut mieux privilégier l’injection directe dans les batteries, beaucoup moins énergivore qu’en passant par la combustion d’H2.
    L’énergie est notre avenir, économisons-la.

    Sources:
    Rendement chaine H2
    https://www.connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-pt-vue/rendement-chaine-h2_fiche-technique-02-2020.pdf

    Rendement moteurs thermiques:
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Rendement_d%27un_moteur_%C3%A0_explosion

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