Le contenu de l'article :
- Un peu d'histoire
- La marque de fabrique des moteurs à hydrogène
- Les principaux avantages et inconvénients des moteurs à hydrogène
- Les voitures les plus populaires avec un moteur à combustion interne à hydrogène
"L'hydrogène est le carburant du futur" - c'est avec ce message que les ICE à hydrogène sont introduits dans les industries du transport et de l'aviation.
Ce n'est pas un hasard si l'hydrogène occupe une position de leader parmi toutes les autres sources d'énergie alternative - il est aussi respectueux de l'environnement que possible, possède une ressource renouvelable et présente également le rendement le plus élevé par rapport aux moteurs classiques fonctionnant à l'essence et au diesel.
Cependant, outre des avantages indéniables, le moteur à hydrogène présente également un certain nombre d'inconvénients, qui ne permettent pas encore de le rendre massif et supplanter totalement les moteurs essence et diesel « nocifs ».
Un peu d'histoire
L'humanité a commencé à penser à la nécessité de préserver l'environnement assez récemment, mais les scientifiques ont commencé à penser au remplacement d'un moteur à combustion interne conventionnel beaucoup plus tôt.
Ainsi, de la main du scientifique François Isaac de Rivaz, originaire de France, le premier moteur à hydrogène a été fabriqué en 1806. En 1841, la Grande-Bretagne a reçu le premier accord de brevet pour la fabrication d'un moteur à hydrogène, et en 1852 des scientifiques allemands ont été capable de créer un moteur à combustion interne fonctionnant sur un mélange air-hydrogène.
Cependant, les projets d'introduction de moteurs à hydrogène ont été contrecarrés par les moteurs à essence, qui se sont généralisés après 1870.
Ils ne se souvinrent à nouveau de l'hydrogène comme carburant alternatif qu'en 1941 à Leningrad assiégé. Ensuite, le technicien soviétique B. Shelishch a utilisé un "cocktail" air-hydrogène pour lancer des ballons de barrage.
Puis l'hydrogène a de nouveau été oublié, jusqu'à ce que la crise mondiale des carburants frappe à la porte dans les années 1970. À la fin des années 70, le constructeur automobile BMW a sorti sa première voiture fonctionnant à l'hydrogène, puis d'autres entreprises ont suivi son exemple, notamment les américains General Motors et Ford, le japonais Honda et d'autres.
Cependant, dès que la crise s'est calmée, l'intérêt pour l'hydrogène comme source d'énergie s'est à nouveau estompé. Et maintenant, des décennies plus tard, l'humanité se souvenait à nouveau de son existence, facilitée non seulement par l'activation des écologistes, mais aussi par la hausse des prix des carburants.
La marque de fabrique des moteurs à hydrogène
Structurellement, un moteur à hydrogène n'est pas très différent d'un moteur à combustion interne standard. Il contient également des pistons, une chambre de combustion et un mécanisme bielle-manivelle. Alors quelle est la différence ?
Le fait est que les moteurs à hydrogène utilisent une méthode différente pour fournir le mélange de carburant et sa combustion ultérieure. De plus, la combustion de l'hydrogène prend beaucoup moins de temps que dans le cas des carburants à base de pétrole. Les différences sont insignifiantes, et à première vue, il peut sembler qu'il n'est pas difficile de convertir un ICE conventionnel en un hydrogène, mais ce n'est pas le cas.
Un certain nombre de problèmes avec l'utilisation d'un moteur à hydrogène :
- L'hydrogène est difficile à obtenir. Ce n'est un secret pour personne qu'il est contenu dans l'eau et qu'il est à juste titre considéré comme l'élément chimique le plus répandu au monde, bien qu'il ne soit pratiquement pas représenté sous sa forme pure. Cela signifie que la voiture doit être équipée d'une installation spéciale de type fermé - un électrolyseur chargé de fractionner l'eau et de permettre la production d'hydrogène. Cependant, en pratique, une telle installation est difficile à fabriquer, ce qui affecte fortement son coût final.
- En raison de la température de compression élevée, l'hydrogène réagit facilement avec divers éléments métalliques de la centrale et même avec l'huile moteur.
- Même une petite fuite d'hydrogène au contact d'un collecteur chauffé provoquera un incendie. C'est pourquoi aujourd'hui, lors de la création de moteurs à hydrogène, seules les centrales électriques rotatives sont utilisées, car elles réduisent le risque d'incendie en raison de la plus grande distance entre les collecteurs d'admission et d'échappement.
Néanmoins, la plupart des problèmes ont été résolus jusqu'à présent, non seulement sur les installations rotatives, mais aussi dans les moteurs utilisant des mécanismes à piston, ce qui permet à l'hydrogène de rester le remplacement le plus prometteur de l'essence / diesel.
Les principaux avantages et inconvénients des moteurs à hydrogène
Les principaux avantages des moteurs à hydrogène :
- un haut niveau de respect de l'environnement, puisque la vapeur d'eau est le produit de sa combustion. Lorsque l'hydrogène brûle, l'huile moteur brûle également, cependant, la quantité d'échappement toxique est plusieurs fois inférieure à celle de l'essence ou du carburant « lourd » ;
- un rendement élevé, plusieurs fois supérieur à celui des centrales électriques classiques fonctionnant au diesel ou à l'essence ;
- une relative simplicité structurelle, ainsi que l'absence de systèmes d'alimentation en carburant coûteux et peu fiables, qui sont également dangereux ;
- silence.
Malgré un certain nombre d'avantages importants, les moteurs à hydrogène présentent un nombre suffisant d'inconvénients :
- prix élevé et complexité d'obtention d'hydrogène pur;
- infrastructure sous-développée de stations-service capables de faire le plein d'hydrogène;
- l'absence de normes internationales pour le transport et l'utilisation de l'hydrogène combustible ;
- coût élevé des composants du carburant et de l'entretien des moteurs à hydrogène ;
- difficultés liées au stockage de l'hydrogène carburant. Les scientifiques ne sont toujours pas parvenus à un dénominateur commun concernant le matériau qui doit être utilisé dans la fabrication des réservoirs de stockage d'hydrogène combustible ;
- une augmentation de la masse totale de la voiture due à la présence d'un moteur à hydrogène, qui est sensiblement plus lourd que les moteurs essence et diesel désormais répandus.
De plus, les bouteilles d'hydrogène doivent être régulièrement inspectées et certifiées, ce qui ne peut être fait que par des techniciens qualifiés et agréés.
Les voitures les plus populaires avec un moteur à combustion interne à hydrogène
Sur la photo : Riversimple Rasa
Malgré le fait que les scientifiques continuent de s'interroger sur les problèmes actuels associés à l'utilisation de moteurs à hydrogène, le nombre de voitures à hydrogène continue de croître. Les voitures à hydrogène les plus connues sont :
- Toyota Mirai FCV - la voiture a fait ses débuts en 2013, mais n'a été mise en vente qu'en 2015. Les cylindres disponibles dans celui-ci offraient une "autonomie" d'environ 500 km.
- BMW 750hL, dont une version conceptuelle a été présentée en 2000. Le véhicule est équipé d'un réservoir d'hydrogène spécial, dont la réserve est suffisante pour parcourir une distance de 300 km.
- Honda Clarity est une autre voiture qui utilise de l'hydrogène au lieu du carburant classique. Les principaux avantages du modèle sont son apparence spectaculaire et une impressionnante, selon les normes des voitures à hydrogène, une réserve de marche de 589 km.
- La Riversimple Rasa est une petite voiture à hydrogène originaire du Royaume-Uni. Sa principale caractéristique était son faible poids (un peu plus de 500 kg) et une impressionnante réserve de marche - environ 500 km.
Par ailleurs, les constructeurs continuent de présenter des concept cars à hydrogène, dont l'Audi H-tron Quattro, le Mercedes GLC à hydrogène, le camion Nikola One de Nikola Motor, la supercar H2 Speed de la maison de design Pininfarina et bien d'autres.
Conclusion
Malgré un certain nombre d'inconvénients, l'hydrogène peut devenir la source d'énergie propre la plus prometteuse pour les 30 à 40 prochaines années. Nous devons juste trouver une méthode efficace pour produire de l'hydrogène et développer une infrastructure pour sa livraison au consommateur final, et alors l'humanité oubliera à jamais non seulement le carburant, mais aussi la crise environnementale.
