À peine 2,84 kg aux 100 km!

Avec ses collègues ingénieurs d’IAV, Emanuel Binder a mis au point un concept de groupe motopropulseur innovant. Il dévoile à CNG-Mobility davantage de détails sur l’hybride baptisée Metamax qui consomme à peine 2,84 kg/100 km.

La solution pour un entraînement efficace présentée par la société d'ingénierie allemande iav. Source : Capture d'écran/iav Webinar «Nous voulons atteindre la neutralité carbone rapidement et en exploitant les infrastructures existantes, c’est pourquoi nous avons opté pour une propulsion hybride au méthane en ce qui concerne les voitures de tourisme destinées aux longs trajets», explique Emanuel Binder de la société d’ingénierie allemande IAV. Et l’ingénieur de poursuivre: «L’infrastructure gazière et les stations-service de gaz sont déjà en place et ne doivent pas d’abord être construites, comme c’est le cas pour l’hydrogène, par exemple.» Pour créer Metamax, leur concept de berline de milieu de gamme, les ingénieurs d’IAV ont toutefois dû relever quatre défis majeurs avant de parvenir à la solution: une hybride gaz monovalente affichant une autonomie de 920 km et une consommation de 2,84 kg/100 km seulement. Il s’agissait d’une part de l’autonomie qui, sur les véhicules GNC actuels, se situe autour de 450 km en mode gaz, plus les kilomètres assurés par l’essence dans le réservoir d’appoint, que les ingénieurs d’IAV ont affublé du sobriquet révélateur de «réservoir d’essence antipanique». Ils ont complètement fait l’impasse sur celui-ci et balayent les craintes des clients en matière d’autonomie avec des réservoirs pouvant contenir jusqu’à 27,4 kg de gaz et un rendement élevé. Source: Michel Buchmann Les trois autres défis étaient les émissions élevées de méthane dans la plage de charge faible et partielle, le démarrage à froid et surtout le caractère renouvelable de l’énergie de propulsion. «Un rendement accru et un concept de réservoirs de gaz novateur nous ont permis d’améliorer massivement l’autonomie de Metamax. Et nous avons évité les émissions générées lors du fonctionnement dans la plage de charge faible et partielle grâce au système hybride», poursuit Emanuel Binder. «La solution nous est apparue tandis que nous nous creusions les méninges pour trouver comment augmenter artificiellement la température des gaz d’échappement afin de mieux convertir le CH₄ résiduel qu’ils contiennent: autant les éviter complètement en coupant le moteur à combustion, plutôt que de les soumettre à un traitement et un post-traitement laborieux. C’est ainsi que nous en sommes venus au groupe motopropulseur à l’architecture hybride série/parallèle.» Avec celle-ci, le moteur thermique optimisé sans compromis pour obtenir une combustion parfaite du CH₄ est délesté par le moteur électrique dans la plage de faible charge. Cela permet d’obtenir un rendement supérieur à 45 %, tout en conservant les excellentes performances de la propulsion hybride, qui associe un moteur de deux litres de 115 kW/156 ch, deux moteurs électriques de 40 kW/54 ch chacun et une batterie de 2,5 kWh. «Grâce au préchauffage du catalyseur d’échappement avant le démarrage effectif du moteur à combustion, nous pouvons en outre éviter des températures de gaz d’échappement inférieures à 550° C, donc les problèmes de post-traitement du méthane», précise l’ingénieur d’IAV. Le biogaz permet de relier les différents secteurs entre eux. Source : Capture d'écran/iav Webinar «Autrement dit, nous avons surmonté les trois défis du concept Metamax que nous pouvions influencer en tant qu’ingénieurs». Le quatrième point, l’infrastructure de stations-service et la prise en compte par la législation des carburants régénératifs dans le calcul des émissions de CO₂ des flottes échappent en effet à leur contrôle, même s’ils font partie de l’une des plus grandes sociétés d’ingénierie au monde. Interrogé sur les principales innovations du projet Metamax, Emanuel Binder ajoute: «Sans aucun doute la préchambre active, une technologie bien connue en Formule 1, qui nous permet d’atteindre un rendement de 45 %. S’ajoute à cela le positionnement modifié du catalyseur et du turbo, qui ne serait pas une bonne idée s’il n’y avait qu’un moteur à combustion, mais qui ne pose aucun problème sur une hybride du fait de l’apport de puissance du moteur électrique.» Sur le concept Metamax, le pot d’échappement se termine à peu près au milieu du véhicule, ce qui dégage de la place à l’arrière et offre plus de liberté dans la disposition des cinq réservoirs de gaz et de la batterie. «Cela nous a permis d’améliorer considérablement le ratio taille du véhicule/espace utile. La masse supplémentaire pour le véhicule concept Metamax est d'environ 90 kg par rapport à un véhicule GNV de série comparable équipé d'un moteur à combustion pure. Il est principalement dû aux réservoirs de gaz supplémentaires», révèle Emanuel Binder. «Nous avons ici présenté la propulsion hybride au méthane pour une voiture de tourisme, mais on pourrait envisager toutes sortes d’autres applications.» Selon les ingénieurs d’IAV, le système conviendrait aussi pour les véhicules utilitaires légers et lourds, notamment les cars longue distance. «Une version hybride rechargeable au lieu de celle actuellement non rechargeable sur le secteur serait également tout à fait possible», selon l’ingénieur allemand. «Mais cette solution ne serait à mon sens pas judicieuse, parce qu’elle exigerait une batterie inutilement volumineuse, ce qui se traduirait par une augmentation des émissions de CO₂ et de la consommation d’énergie lors de la production et de l’utilisation.»L'emballage intelligent permet de loger jusqu'à cinq réservoirs de gaz à l'arrière du concept Metamax, ce qui augmente massivement la portée de l'hybride GNC. Source : iav En ce qui concerne les coûts de la technologie hybride, Emanuel Binder précise: «Les moteurs au méthane ont jusqu’ici toujours été un sous-produit du développement des moteurs à combustion. Pour Metamax, nous avons pour la première fois donné la priorité à un moteur conçu pour le méthane. Et s’il est vrai que tous les éléments hybrides ont un coût, celui-ci est compensé par la suppression de l’ensemble des composants essence.» Résultat: une hybride gaz monovalente, d’une autonomie de 920 km, qui avale le 0 à 100 km/h en 6,9 secondes et affiche une vitesse de pointe de 230 km/h. «À nos yeux, la propulsion hybride au méthane de Metamax n’est pas une technologie de transition. Nous ne la destinons pas non plus à remplacer, mais plutôt à compléter la propulsion électrique, notamment sur les grands trajets. Avec ce concept, nous avons montré qu’outre les émissions de CO₂, les faibles besoins en énergie (primaire) importent également. Le biométhane répond à ces deux enjeux et ce, à très brève échéance. Nous voyons en Metamax une solution à long terme, parce qu’il y aura toujours des déchets organiques permettant de produire du méthane», explique Emanuel Binder. (jas, le 9 novembre 2020) https://www.iav.com/app/uploads/2021/01/038-078-Produktfilm-Metamax-Studie-v5_1080p.mp4