La hausse annuelle du prix de l’essence en été est un rituel que nous redoutons tous. Cela arrive avec une brutalité prévisible. Pour un bref rappel de la raison pour laquelle il s’agit d’un problème, regardons l’été 2008. Le prix moyen national d’un gallon d’essence ordinaire a dépassé la barre des quatre dollars. Faire le plein d’un réservoir n’était pas seulement une course. C’était un pari financier. Vous deviez vérifier votre solde bancaire avant même d’insérer la buse.
Ces souvenirs sont encore vifs. Alors, lorsque les prix à la pompe recommencent à grimper, la question se pose naturellement. Qu’y a-t-il d’autre ?
La réponse est un champ d’options très vaste. Beaucoup de ces carburants alternatifs sont disponibles aujourd’hui. Ils sont chez les concessionnaires. Ils sont sur les autoroutes. Certaines technologies ont besoin de plus de temps pour être adoptées à grande échelle. D’autres sont prêts à être achetés ce week-end. Voici les principaux prétendants.
Зміст
10 : Véhicules à pile à combustible à hydrogène
L’hydrogène peut ressembler à de la science-fiction pour certains. En réalité, il s’agit de l’un des carburants alternatifs les plus établis pour les voitures particulières. Le concept est assez simple. Vous prenez de l’hydrogène gazeux. Vous le combinez avec l’oxygène de l’air. La réaction chimique produit de l’électricité. Cette électricité fait tourner un moteur électrique. La seule émission est de la vapeur d’eau.
“La seule émission est de la vapeur d’eau.”
Ce processus se produit à l’intérieur d’une pile à combustible. Il ne brûle pas de carburant au sens traditionnel du terme. Il n’y a pas de combustion. Cela rend les véhicules électriques à pile à hydrogène (FCEV) uniques. Ils offrent la longue autonomie et les temps de ravitaillement rapides d’une voiture à essence. Ils fournissent également le couple fluide et instantané d’un véhicule électrique à batterie (BEV).
Toyota et Honda poussent cette technologie depuis des années. La Toyota Mirai et la Honda Clarity Fuel Cell sont deux des rares options disponibles sur le marché de masse. On dirait des berlines. Ils conduisent comme des berlines. Mais ils nécessitent une infrastructure différente.
Trouver une station à hydrogène est le principal obstacle. Ces stations ne sont pas partout. Ils sont regroupés dans des régions spécifiques, principalement en Californie. Si vous habitez dans le sud de la Californie, vous pourriez y avoir accès. Si vous vivez dans l’Ohio, ce n’est probablement pas le cas. La rareté des stations limite une adoption généralisée.
Les voitures elles-mêmes sont chères. Les coûts de production restent élevés. Les véhicules électriques à batterie ont bénéficié d’économies d’échelle massives. Les véhicules à hydrogène n’ont pas encore atteint ce point critique.
Pourtant, la technologie fonctionne. C’est propre. C’est rapide. Le ravitaillement prend environ trois à cinq minutes. C’est comparable au remplissage d’un réservoir d’essence. La gamme est également compétitive. La Mirai parcourt environ 400 milles avec un réservoir plein. Cela bat la plupart des véhicules électriques actuels par temps froid. Les batteries perdent de leur efficacité par temps froid. Ce n’est pas le cas des piles à combustible à hydrogène.
Des inquiétudes subsistent quant à la source de l’hydrogène. La majeure partie de l’hydrogène produit aujourd’hui provient du gaz naturel. Ce processus libère du dioxyde de carbone. Ce n’est pas « vert » à moins que vous n’utilisiez des énergies renouvelables pour diviser les molécules d’eau. C’est ce qu’on appelle « l’hydrogène vert ». C’est cher. C’est rare. Mais l’industrie y investit massivement.
Si vous parvenez à trouver une station et pouvez vous permettre le prix élevé, l’hydrogène constitue un compromis intéressant. Cela résout l’anxiété liée à l’autonomie qui tourmente les premiers utilisateurs de véhicules électriques. Cela évite les longs temps de charge qui frustrent les voyageurs sur la route. Il lui faut juste un meilleur réseau pour survivre.
L’été de
L’hydrogène fait penser au Hindenburg. C’est un réflexe. Mais en pratique ? C’est étonnamment sûr. La technologie se divise en deux voies distinctes pour faire bouger une voiture. Vous disposez de véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) et de moteurs à combustion interne à hydrogène (H2-ICE). Ils se ressemblent. Ce n’est pas le cas.
Comment fonctionnent réellement les véhicules à pile à combustible
Un véhicule à pile à combustible ne fonctionne pas avec une batterie comme une Tesla ou une Leaf. Il génère sa propre électricité à la volée. Vous disposez de réservoirs d’hydrogène. Vous avez de l’oxygène de l’air. À l’intérieur de la pile à combustible, ils se rencontrent lors d’une réaction chimique. Le résultat est de l’électricité. Cette électricité fait tourner les moteurs électriques.
Le seul échappement ? Vapeur d’eau. C’est ça. Aucune émission à l’échappement. Pas de CO2. La Honda FCX Clarity en est l’exemple parfait. Il utilise exactement cette technologie. À l’heure actuelle, Honda loue ces unités à des conducteurs du sud de la Californie. C’est un déploiement contrôlé. Vous ne pouvez pas simplement en acheter un aujourd’hui si vous habitez dans l’Ohio.
L’alternative à la combustion
Ensuite, il y a l’autre manière. Un moteur à combustion interne à hydrogène. Cela ressemble à un moteur à essence sous le capot. Il a des pistons. Il y a des valves. Il brûle de l’hydrogène au lieu du gaz.
Encore une fois, le sous-produit est la vapeur d’eau. La BMW Hydrogen 7 est l’exemple le plus célèbre de cette approche. BMW en a loué plusieurs à des personnalités de premier plan. Allemagne. Les États-Unis. Certains tests ont affirmé que la voiture nettoyait réellement l’air qui l’entourait. C’est une affirmation audacieuse. Peut-être que la condensation a éliminé les particules ? Nous n’avons pas besoin de débattre de la physique. Le fait est que la technologie existe.
Le problème des infrastructures
Alors pourquoi votre voisin ne conduit-il pas une voiture à hydrogène ? Infrastructure. Il n’y a pas de stations de ravitaillement en hydrogène. Pas vraiment. Pas dans une densité significative. Ce n’est pas comme trouver une pompe à essence. Ce n’est pas comme se brancher sur un mur. Le manque de stations est le goulot d’étranglement. C’est le point d’étranglement.
Mais il existe déjà un carburant alternatif dans votre vie. Vous l’utilisez peut-être même en ce moment.
9 : Électricité
Les véhicules électriques ne sont pas une invention moderne. Ils existent depuis que les premières voitures sont sorties des chaînes de montage. Les premières automobiles fonctionnaient souvent à l’électricité. Aujourd’hui, ils prennent enfin tout leur sens dans les déplacements quotidiens.
Pourquoi cela a-t-il pris si longtemps ? Technologie de batterie. Déplacer du métal lourd à des vitesses d’autoroute consomme de l’énergie. Les vieilles batteries se déchargent rapidement. La recharge prenait des heures. L’anxiété liée à la portée était réelle.
Les batteries lithium-ion ont changé la donne. Ce sont les mêmes cellules de votre téléphone. Ils chargent plus vite. Ils détiennent plus d’énergie. Le Roadster de Tesla a prouvé que les moteurs électriques pouvaient égaler l’accélération des supercars.
Puis vint le véhicule électrique à autonomie étendue (EREV). La Chevrolet Volt en est un excellent exemple. Il associe un pack lithium-ion à un petit générateur à essence. Vous le branchez sur une prise murale standard. Lorsque la charge chute, le moteur à essence démarre. Il agit comme un générateur pour maintenir les batteries à niveau. Cela crée une nouvelle classe de voiture. Il comble le fossé entre les appareils électriques purs et les appareils à gaz traditionnels.
8 : Biodiesel
Alors que la technologie des groupes motopropulseurs électriques fait la une des journaux, le biodiesel offre une voie différente du pétrole brut. Ce n’est pas une nouvelle source de carburant. Le concept remonte aux débuts du moteur diesel lui-même. Rudolf Diesel a initialement conçu son moteur pour fonctionner à l’huile d’arachide. Aujourd’hui, le biodiesel est une alternative renouvelable dérivée d’huiles végétales ou de graisses animales.
Contrairement aux voitures électriques qui dépendent d’une infrastructure de recharge, les voitures au biodiesel utilisent souvent des moteurs diesel existants avec des modifications mineures. Ou encore, ils peuvent rouler directement dans des véhicules diesel modernes sans aucune modification. Cela en fait une solution sans rendez-vous. Vous n’avez pas besoin de rénover votre garage ou d’attendre que des bornes de recharge apparaissent à chaque coin de rue.
L’argument environnemental est ici fort. Le biodiesel est biodégradable et non toxique. Il réduit les émissions de gaz à effet de serre par rapport au diesel à base de pétrole. Il brûle également plus proprement, réduisant ainsi les particules dans l’air. Pour les passionnés qui aiment le couple et le son d’un moteur diesel mais qui souhaitent une empreinte plus écologique, il s’agit d’un juste milieu viable. Ce n’est pas aussi tape-à-l’œil qu’une Tesla. Il n’a pas cette accélération silencieuse et instantanée. Mais c’est pratique. Et il utilise du carburant que vous pouvez potentiellement produire avec vos propres déchets de cuisine ou provenant de fermes locales.
Vous pourriez penser qu’échanger votre bacon du matin contre du chou frisé s’étend à votre réservoir d’essence. Ce n’est pas le cas. Alors que vos artères apprécient les régimes faibles en gras, votre moteur ne se soucie pas de votre cholestérol. Le biodiesel existe. C’est réel. C’est viable. Mais ce n’est pas un substitut direct à l’huile végétale pure, à moins que vous ne souhaitiez transformer votre voiture en un presse-papier très coûteux.
Comment fonctionne réellement le biodiesel
Le biodiesel provient de ressources renouvelables comme les huiles végétales ou les graisses animales. N’importe quel moteur diesel standard peut fonctionner avec. C’est la partie la plus facile. Le plus difficile est que vous ne pouvez pas simplement verser de la graisse McDonald’s usagée dans un injecteur diesel. La matière première nécessite une conversion chimique.
Le processus implique une transestérification. Vous mélangez l’huile avec un alcool (généralement du méthanol) et un catalyseur (comme l’hydroxyde de sodium). Cela décompose les triglycérides contenus dans l’huile et les remplace par des esters méthyliques. Le résultat est un carburant qui se comporte comme du diesel pétrolier. Sans cette étape, l’huile est trop visqueuse. Cela obstrue les filtres. Cela encrasse les injecteurs. Cela détruit les pompes à carburant. Vous essayez essentiellement de faire fonctionner une voiture de sport avec de l’huile moteur. Cela se termine mal.
La zone dangereuse du bricolage
Les passionnés fabriquent souvent leur propre carburant. Ils achètent les huiles usées dans les restaurants locaux. Cela empêche le pétrole de se retrouver dans les décharges et crée une source d’énergie bon marché. C’est une boucle intelligente. Mais c’est aussi un risque chimique si vous sautez les roues d’entraînement.
Le méthanol est toxique. Il peut être absorbé par la peau ou inhalé sous forme de vapeur. La réaction génère de la chaleur et de la pression. Si vous vous trompez de ratio, vous n’obtiendrez pas de biodiesel. Vous obtenez du savon. Vous obtenez de la boue de glycérine. Vous obtenez un système de carburant dont la réparation coûte plus cher que la valeur du véhicule.
“Avant d’essayer de fabriquer du biodiesel par vous-même, c’est une bonne idée de vous entraîner un moment avec quelqu’un qui a déjà réussi à le faire.”
Ne traitez pas cela comme un projet d’expo-sciences. Traitez-le comme si vous manipuliez des explosifs. Trouvez un mentor. Regardez le processus. Comprendre la séparation des couches. Testez la pureté. Si vous sautez ces étapes, vous risquez d’endommager votre véhicule, votre maison et vous-même.
L’odeur du succès
Pourquoi les gens le font-ils ? Le coût est inférieur à celui du diesel pétrolier dans de nombreuses régions. Les émissions sont plus propres. Il brûle avec moins de particules et une plus faible teneur en carbone. C’est un moyen concret de réduire la dépendance aux combustibles fossiles.
Il y a aussi le détail sensoriel. Votre voiture sentira les frites. Pas la graisse rassis d’un mauvais échappement, mais de vraies pommes de terre frites. C’est une drôle de fierté. C’est un signal à toute personne à proximité que vous faites quelque chose de différent.
Assurez-vous simplement que votre moteur peut le gérer. Les moteurs diesel plus anciens peuvent avoir des joints en caoutchouc qui se dégradent avec certains mélanges de carburants. Les plus récents conviennent généralement. Vérifiez votre manuel. Vérifiez le mélange. Ne commencez pas simplement à verser.
7 : L’éthanol
Cela nous amène dans le monde du carburant à base de maïs. L’éthanol est différent. Ce n’est pas du pétrole. C’est la fermentation. Cela change complètement les règles.
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Vous maîtrisez la graisse pour friteuse. Votre réservoir est plein de frites d’hier. Mais soyons honnêtes : conduire en ville avec une odeur d’échappement de restaurant n’est pas vraiment une amélioration de votre style de vie. C’est compliqué. C’est persistant. Et franchement, vos voisins vont vous poser des questions.
Alors, quel est le pivot ? Si vous voulez garder vos gaz d’échappement propres et votre source de carburant domestique, vous devez regarder ce qui pousse dans les champs, pas ce qui frit dans la poêle.
Pourquoi l’éthanol est le choix vert
L’éthanol n’est pas nouveau. Il se cache dans votre pompe à essence depuis des années, généralement caché en petites quantités afin de réduire les émissions pendant les mois d’été les plus chauds. C’est un carburant à base d’alcool dérivé de matières végétales.
Voici la répartition :
– États-Unis : Principalement du maïs.
– Brésil : Canne à sucre.
– Reste du Monde : Diverses cultures dépendant de l’agriculture locale.
Ne le buvez pas. Il est dénaturé pour une raison.
La véritable histoire ici, c’est l’infrastructure. La plupart des grands constructeurs automobiles proposent désormais des moteurs flex-fuel. Ces groupes motopropulseurs sont conçus pour gérer une large gamme de mélanges de carburants. Vous n’êtes pas obligé de vous retrouver dans un coin. Vous pouvez pomper de l’essence standard. Ou vous pouvez faire le plein de E85, un mélange composé d’environ 85 % d’éthanol et 15 % d’essence.
La géopolitique des céréales
Pourquoi est-ce important pour vous ?
Cela se résume à l’indépendance énergétique. L’argument en faveur de l’éthanol est simple : nous le cultivons ici. Nous n’avons pas besoin de négocier avec des régimes étrangers pour notre mobilité quotidienne. C’est une ressource renouvelable. Le pétrole est une ressource limitée. Le maïs ne l’est pas.
Mais ne prétendons pas que c’est parfait. Le processus de production est énergivore. Vous échangez un problème contre un autre. Et il y a la pression éthique.
Si les agriculteurs peuvent gagner plus d’argent en cultivant des cultures destinées à l’éthanol qu’à la production alimentaire, ils changeront. Cela réduit l’approvisionnement alimentaire. Cela fait grimper les prix des denrées alimentaires.
C’est un équilibre délicat entre faire le plein de votre voiture et nourrir la population.
Où trouver l’E85
Le réseau s’étend. Vous pouvez trouver des stations proposant l’E85 dans de nombreuses régions du Midwest et des Grandes Plaines, où le maïs est roi. Vérifiez vos annonces locales. Si votre voiture est étiquetée « flex-fuel » ou « compatible E85 », vous êtes prêt à partir. Le réservoir ne fondra pas. Le moteur ne s’étouffera pas.
Vous devez juste être prêt à le pomper vous-même.
6 : Gaz Naturel Liquéfié
Les chefs connaissent le truc. Vous l’aurez peut-être dans votre cuisine. Ce n’est pas de l’éthanol. Ce n’est pas du biodiesel. Il n’est pas fabriqué à partir de quoi que ce soit que vous puissiez manger ou boire. C’est du gaz naturel.
Les grands chefs insistent pour cuisiner avec. Mais en automobile, c’est une autre histoire. Plus précisément, une histoire à haute densité.
Le gaz naturel se trouve entre des couches de roche souterraine. Nous forons pour cela, tout comme le pétrole. Il y en a beaucoup plus aux États-Unis. Il brûle plus proprement que l’essence. Ou du pétrole.
Le gaz que vous utilisez pour faire bouillir les pâtes arrive à basse pression. Cela le maintient gazeux. Une basse pression signifie une faible densité d’énergie. Il dégage relativement peu de chaleur lorsqu’il est brûlé. Bon pour la soupe. Pas bon pour transporter du fret.
Refroidissez-le. Changer l’état.
Le résultat est du gaz naturel liquéfié (GNL). Il devient dense en énergie. Brûlez-le et vous obtenez une puissance de sortie massive. Un camion a besoin de ça. Pas juste un petit coup de pouce. Couple sérieux sur de longues distances. C’est là que réside le GNL.
5 : Gaz de Pétrole Liquéfié
Monter les échelons. Du méthane au propane et au butane.
Le GPL est distinct du GNL. C’est aussi un carburant alternatif. Mais la source est différente. Traitement du gaz naturel. Ou le raffinage du pétrole brut.
C’est un sous-produit. Un produit secondaire.
Le nom semble technique. Gaz de pétrole liquéfié. Mais vous l’avez vu. Dans les réchauds de camping. Dans les chariots élévateurs. Dans les flottes de taxis plus anciennes.
Comment fonctionne le GPL dans les véhicules
Le GPL est stocké sous pression. C’est du liquide dans le réservoir. Se vaporise une fois libéré. Brûle plus proprement que l’essence.
Les émissions baissent. Les particules tombent. Les émissions de dioxyde de carbone sont également inférieures. Mais pas aussi bas que le GNC ou le GNL.
La densité énergétique est supérieure à celle du gaz naturel comprimé (GNC). Inférieur à l’essence. L’autonomie souffre donc légèrement par rapport aux carburants liquides. Mais c’est mieux que le GNC.
Quel type de moteur convient le mieux ?
Toutes les voitures ne gèrent pas bien le GPL. La plupart nécessitent des modifications. Ou des moteurs fabriqués en usine.
Des véhicules polycarburants ? Parfois. Mais les moteurs GPL dédiés sont plus courants.
Allumage par étincelle. Cycle d’Otton. Tout comme votre berline moyenne. Mais adapté aux mélanges propane-butane.
Les rapports air-carburant changent. Les systèmes d’injection changent. Les conduites de carburant nécessitent des joints spécifiques. Le caoutchouc se dégrade plus rapidement avec le GPL.
Où est-il utilisé ?
Les flottes adorent ça. Les chariots élévateurs l’utilisent dans le monde entier. Entrepôts intérieurs. Aucun gaz d’échappement n’étouffe les travailleurs.
Transports en commun ? Dans certaines villes. Les bus fonctionnent au GPL. Un air plus pur dans les tunnels.
Des véhicules personnels ? Niche. Populaire en Australie. Corée du Sud. Europe de l’Est.
Pas tellement aux États-Unis. Pourquoi? Infrastructure. Les stations-service sont rares. Contrairement aux réseaux CNG.
Comparaison du GPL avec des alternatives
GPL contre GNC.
Le GNC est du méthane. Comprimé. Densité énergétique inférieure. Il faut des réservoirs plus gros.
Le GPL est du propane/butane. Liquéfié sous pression modérée. Densité énergétique plus élevée. Des réservoirs plus petits possibles.
Mais le GPL a des émissions de CO2 par kilomètre plus élevées que le GNC. Et plus de particules que le GNL.
Toujours plus propre que le diesel.
L’essentiel
Le GPL n’est pas l’avenir du poids lourd
Si vous vous êtes tenu près d’un grill dans votre jardin au cours de la dernière décennie, vous avez déjà rencontré du gaz de pétrole liquéfié (GPL). Vous pourriez l’appeler propane par habitude, mais la chimie raconte une histoire légèrement différente. Le propane est le composant dominant, bien sûr. Mais techniquement, le GPL est un mélange de gaz d’hydrocarbures – propane, butane, peut-être une touche de propylène – tous maintenus sous forme liquide par pression.
Cette pression compte. C’est la même astuce utilisée pour le gaz naturel liquéfié. Le comprimer dans un liquide augmente la densité énergétique. Moins d’espace dans le réservoir, plus d’autonomie. Cette efficacité est exactement la raison pour laquelle les ingénieurs ont décidé de l’intégrer dans les moteurs des voitures au lieu de simplement allumer la terrasse.
La configuration n’est pas magique. Il s’agit d’un moteur à combustion interne spécialement conçu pour le GPL. Le système de carburant injecte le liquide sous pression, qui se transforme en gaz avant la combustion. Ça marche. Ce n’est tout simplement pas courant aux États-Unis. Ici, vous verrez rarement une flotte de berlines GPL. Mais regardez de l’autre côté de l’Atlantique. Aux Pays-Bas, le GPL représente 10 % de tous les carburants automobiles. D’autres pays ont mené des projets pilotes. L’infrastructure existe. La technologie fonctionne. La question est de savoir pourquoi nous n’en faisons pas le plein.
4 : Gaz Naturel Comprimé
Imaginez une conduite de carburant allant directement dans votre garage. Pas une pompe à essence. Pas un câble de chargement. Juste une pipe littérale. Pour les véhicules au gaz naturel comprimé (GNC), ce n’est pas de la science-fiction. C’est une réalité logistique. Le combustible est identique à celui qui chauffe votre maison ou fait bouillir votre eau. Il circule sur les lignes municipales, mais votre voiture ne peut pas simplement se brancher sur une prise murale.
Vous avez besoin d’un compresseur.
La pression standard du gaz domestique n’est pas suffisante pour alimenter efficacement un moteur à combustion interne. Vous avez besoin de cylindres haute pression. Le GNC occupe beaucoup plus de volume que l’essence, le stockage est donc un casse-tête spatial. Honda a essayé de résoudre ce problème avec la Civic GX.
Lancée en 1998, la Civic GX ressemblait à une Civic normale. Sous le capot, c’était une autre histoire. Il brûlait plus proprement. Cela coûte moins cher au kilomètre. Si vous pouviez vous permettre l’installation initiale d’une station-service à domicile, les économies à long terme seraient indéniables.
Mais il y avait un piège. Un énorme.
Il n’existe pas de réseau national de stations-service GNC. Si vous tombiez à sec sur une autoroute du Nebraska, vous n’étiez pas seulement gêné. Vous étiez bloqué. Le déficit d’infrastructures a stoppé l’élan.
3 : L’air comprimé
Alors, si les conduites de gaz sont trop limitées et les batteries trop lourdes, que reste-t-il ? Air.
Les voitures à air comprimé n’ont pas besoin de lithium. Ils n’ont pas besoin de métaux des terres rares. Ils ont besoin d’un compresseur et d’un réservoir. Le concept est brutalement simple. Vous comprimez l’air, le stockez sous pression et le relâchez pour pousser les pistons.
Cela semble trop beau pour être vrai parce que c’est le cas.
La physique est impitoyable. L’air se dilate lorsqu’il est libéré, se refroidissant considérablement. C’est l’effet Joule-Thomson. Vous n’avez pas seulement froid ; tu as de la glace. L’efficacité énergétique est la tueuse. Comprimer de l’air consomme énormément d’énergie. Le libérer rapporte moins que ce que vous avez investi.
L’écart d’efficacité
D’où vient l’énergie ? La grille.
Dans une voiture à essence, vous pompez des combustibles fossiles liquides. Dans un véhicule électrique, vous chargez une batterie. Dans un véhicule à air comprimé, vous utilisez de l’électricité pour faire tourner un compresseur. Ensuite, vous stockez cette énergie sous forme de pression. Ensuite, vous le relâchez.
La perte d’énergie se produit à chaque étape.
- La compression génère de la chaleur.
- Le stockage perd de la pression avec le temps.
- L’expansion refroidit le système.
Personne n’a déchiffré le code permettant de stocker une densité énergétique suffisante pour correspondre à celle d’un réservoir d’essence. Un réservoir d’essence de 50 gallons contient environ 115 000 wattheures d’énergie. Un réservoir d’air à haute pression en contient une fraction.
La promesse zéro émission
L’appel est l’échappement.
Vapeur d’eau pure. C’est ça.
Si l’on parvenait à résoudre le problème de la densité énergétique, ces voitures seraient parfaites pour les environnements urbains. Aucune émission à l’échappement. Aucune nuisance sonore. Les compresseurs sont silencieux. Les moteurs sont mécaniquement simples. Moins de pièces mobiles signifie moins d’entretien.
Mais « simple » ne signifie pas « viable » pour les voyages longue distance.
Qui a réellement essayé ?
MDI (Motor Development International) a affirmé avoir une solution. Leur AirCar était censé fonctionner à l’air comprimé sur une distance pouvant atteindre 180 miles. Le char était intégré au châssis. Cela avait l’air futuriste.
L’air est infini. Cela nous entoure. Alors pourquoi ne pas le brûler ? Ou plutôt, pourquoi ne pas utiliser sa pression pour déplacer le métal ?
Les voitures à air comprimé fonctionnent selon un principe simple. Vous prenez l’air. Vous le transférez dans des réservoirs à haute pression. Ensuite, vous le laissez sortir.
Un moteur à combustion interne standard mélange l’air avec de l’essence. Cela enflamme ce mélange. L’explosion pousse les pistons. Un moteur à air comprimé échappe à l’explosion. Cela repose sur l’expansion. Lorsque l’air sous pression quitte les tubes et pénètre dans le cylindre du moteur, il se dilate rapidement. Cette expansion force les pistons vers le bas. Mouvement mécanique.
Mais il y a un piège. L’air n’est pas gratuit.
La réalité hybride de l’entraînement pneumatique
Ces véhicules ne sont pas purement mécaniques. Ils ne sont pas non plus purement électriques. Ils se situent dans un étrange terrain d’entente.
À bord, vous trouverez des moteurs électriques. Mais leur travail ne consiste pas à faire tourner les roues. Pas directement. Les moteurs électriques compriment l’air et le pompent dans les tubes de stockage haute pression. Le moteur électrique fait office de pompe. L’air comprimé fait office de batterie.
Cela change complètement l’architecture.
Dans une Tesla ou une Nissan Leaf, le moteur électrique est énorme. Il délivre le couple directement à la transmission. Dans un véhicule à air comprimé, le moteur est nettement plus petit. Il lui faut juste assez de puissance pour remplir les réservoirs. Il n’est pas nécessaire de transporter le poids de la voiture sur une autoroute.
Cela conduit à un avantage spécifique. Temps de charge.
Étant donné que le compresseur embarqué consomme moins d’énergie qu’un moteur électrique à entraînement direct n’en aurait besoin pour la propulsion, le cycle de recharge est plus rapide. Vous n’attendez pas qu’une batterie atteigne 80 % de sa capacité. Vous attendez que l’air soit pompé dans un réservoir. La densité énergétique est faible par rapport au lithium-ion, mais la vitesse de réapprovisionnement peut être plus élevée.
C’est inefficace selon les normes thermodynamiques. La compression de l’air génère de la chaleur. L’agrandir génère du froid. L’énergie est perdue à chaque cycle. Mais pour les courts trajets urbains ? C’est un chemin complètement différent.
2 : Azote liquide
L’azote liquide est un autre carburant alternatif. Comme l’hydrogène, l’azote est abondant dans notre atmosphère. Tout comme l’hydrogène, les voitures alimentées à l’azote émettent moins d’émissions nocives que l’essence ou le diesel. Mais alors que l’hydrogène est utilisé dans les voitures à pile à combustible ainsi que dans les moteurs à combustion d’hydrogène, les voitures à azote liquide utilisent un type de moteur complètement différent.
En fait, une voiture à azote liquide utilise un moteur similaire à celui utilisé dans une voiture à air comprimé. Dans une voiture à azote liquide, l’azote est conservé au froid, le gardant sous forme liquide. Pour propulser la voiture, l’azote est libéré dans le moteur où il est chauffé et se dilate pour créer de l’énergie. Alors qu’un moteur à essence ou diesel typique utilise la combustion pour déplacer les pistons, un moteur à azote liquide utilise l’azote en expansion pour alimenter les turbines.
Bien qu’il s’agisse d’un moyen propre et efficace d’alimenter un véhicule, l’azote liquide se heurte aux mêmes obstacles que de nombreux autres carburants alternatifs : à l’heure actuelle, il n’existe aucun réseau national de stations-service pour le livrer aux consommateurs.
Comment fonctionnent les véhicules à azote liquide
La mécanique derrière une voiture à azote liquide est simple mais distincte de la combustion interne. Le carburant est stocké sous forme de liquide cryogénique. Lorsqu’il pénètre dans le moteur, il absorbe la chaleur de l’environnement. Cela provoque une expansion rapide. Le gaz en expansion entraîne des turbines au lieu de pistons. Ce processus ne produit aucune émission d’échappement. Le seul sous-produit est l’air froid.
Cette méthode diffère considérablement de la technologie de l’hydrogène. L’hydrogène peut fonctionner dans les piles à combustible ou les moteurs à combustion. L’azote liquide nécessite une configuration de dilatation thermique spécifique. L’énergie provient du changement de phase et de la différence de température. Ce n’est pas une réaction chimique comme la combustion d’un gaz.
Le déficit d’infrastructure
La technologie fonctionne. Le profil des émissions est propre. La source de carburant est partout. Le problème est la logistique. Vous ne pouvez pas simplement pomper de l’azote liquide dans une voiture dans une station-service standard. Il n’existe pas de réseau national de stations-service. Ce manque d’infrastructure tue la viabilité commerciale. Sans points de ravitaillement, ces voitures restent des nouveautés.
Le même obstacle affecte de nombreux carburants alternatifs. Les batteries ont besoin de réseaux de recharge. L’hydrogène a besoin de stations à haute pression. L’azote liquide a besoin de distributeurs cryogéniques. Jusqu’à ce que quelqu’un construise le réseau, les voitures restent dans les laboratoires et les musées.
1 : Le charbon
Cela semble contre-intuitif. Vous imaginez un véhicule électrique élégant glissant silencieusement sur l’autoroute, puis quelqu’un mentionne le charbon. La déconnexion est choquante. Pourtant, pour de nombreux conducteurs aux États-Unis, leur véhicule électrique brûle effectivement du charbon. Pas directement, bien sûr. Personne n’enfonce de pierres noires dans un port de batterie. La connexion est cachée dans la grille.
Les voitures électriques ne génèrent pas leur propre électricité. Ils le stockent. Cette énergie provient d’une prise murale. La prise est tirée de la grille. Le réseau, dans de nombreuses régions, dépend fortement des combustibles fossiles. Plus précisément, le charbon.
Le moteur à combustion caché
Aux États-Unis, cinquante pour cent de toute l’électricité provient de centrales au charbon. Cela représente une part considérable du mix énergétique national. Lorsque vous branchez une Chevy Bolt ou une Tesla Model 3, vous puisez dans une réserve d’énergie composée à moitié de charbon. Les électrons circulant dans la batterie de votre voiture proviennent probablement d’un brûleur situé dans une centrale électrique située à des centaines de kilomètres.
Cela ne veut pas dire que les véhicules électriques sont sales. Cela signifie qu’ils déplacent la pollution. Au lieu d’émissions d’échappement dans votre ville, vous obtenez des émissions de cheminées dans un comté rural. Le lieu change. La chimie demeure.
Avantages en termes de coûts et de chaîne d’approvisionnement
Cette relation indirecte présente des avantages pratiques. Le charbon est bon marché. Au mile, l’électricité dérivée du charbon coûte moins cher que l’essence. C’est une arithmétique brutale, mais elle reste vraie.
La stabilité de l’offre est un autre facteur. Les États-Unis disposent d’abondantes réserves de charbon. Cette abondance nationale protège les conducteurs des chocs géopolitiques internationaux. Vous n’avez pas à vous soucier des décisions de l’OPEP ou des blocages des voies de navigation lorsque votre source de carburant est extraite du sol dans le Wyoming ou en Virginie occidentale.
Mais ce n’est pas que du charbon
Toutes les grilles ne sont pas brunes. Certaines régions dépendent de l’énergie hydroélectrique. D’autres utilisent le nucléaire. Si vous vivez dans une zone dotée d’un réseau à forte densité verte, votre véhicule électrique fonctionne à l’eau ou aux atomes, pas au carbone. Vous pouvez facturer sans ajouter au décompte des émissions de charbon.
La réalité est compliquée. Les voitures propres qui arrivent chez les concessionnaires tirent leur énergie de sources moins que propres. Il met en évidence une vérité fondamentale sur les systèmes énergétiques. Il n’y a pas de déjeuner gratuit. Vous échangez un type d’infrastructure contre un autre. Le pot d’échappement a bougé. Le problème n’a pas disparu.
Vue d’ensemble
Cette dernière entrée sur les carburants alternatifs ne doit pas être considérée comme un discours anti-VE. C’est une observation sur la complexité. Nous voulons zéro émission. Nous voulons également une énergie fiable et bon marché. Le charbon offre cette fiabilité. Cela s’accompagne d’un prix du carbone.
La transition n’est pas un commutateur binaire. C’est un spectre. Et à l’heure actuelle, le spectre est fortement orienté vers le charbon dans de nombreuses régions du pays. Jusqu’à ce que le réseau se décarbone à grande échelle, le label « zéro émission » est davantage une définition locale que mondiale.
Vous roulez électrique. Mais vous conduisez aussi du charbon. La question est de savoir si cela compte pour vous.
