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Rien ni personne n'est supérieur à la vérité

Un ingénieur français crée un moteur à air comprimé

Publié par wikistrike.over-blog.com sur 17 Juin 2011, 09:52am

Catégories : #Science - technologie - web - recherche

Guy Nègre est un motoriste français né en 1941. Il travailla particulièrement sur la distribution rotative. Il proposa, à la fin des années 1980, un moteur pour formule 1 avec ce mode de fonctionnement, ainsi que des moteurs d'aviation légère. Il a aussi travaillé pendant 5 ans pour la marque française Renault, principalement sur l'augmentation de puissance des R8 Gordini.

Moteur à air comprimé

Il est aussi l'inventeur d'un moteur à air comprimé installé sur une gamme de véhicules à air comprimé, actuellement en cours de développement sous la marque MDI, véhicules qui devraient être commercialisés d'ici mi-2011. Ce moteur à air comprimé suscite de nombreuses réserves de la part de l'industrie française, bien que plusieurs grandes compagnies aient tout récemment réaffirmé leur engagement auprès de la marque.

Qualités environnementales

Ce qui fait l'intérêt actuel du moteur à air comprimé, c'est sa faible pollution en fonctionnement, sa légèreté et son faible coût en regard du prix du pétrole. Il ne rejette que de l'air et de la vapeur d'eau et ne consomme d'énergie qu'au moment de la compression de l'air, laquelle nécessite un compresseur électrique ou thermique; l'électricité nécessaire au véhicule est produite par un alternateur activé par le moteur et par récupération de l'énergie de freinage. Ce procédé reste nettement moins polluant que les hydrocarbures qui nécessitent des puits d'extraction, des raffineries et un circuit de transport; tout ces éléments étant lourds, coûteux et particulièrement polluants.

Relative Faiblesse énergétique

La densité d'énergie de l'air comprimé est moyenne. D'après des données publiées par G. Nègre, certains modèles utiliseront un réservoir de 300 l à 300 bar, soit : 90 m³ d'air après décompression, on arrive ainsi à une énergie potentielle d’environ 13 kWh (en effet, énergie pneumatique isotherme en joule d’un gaz parfait = P1*V1 x Ln P1/P2), avec :

 P1, V1 = Pression et Volume initiaux P2 = Pression finale (en général la pression atmosphérique : 1013 mbar, soit 101300 pascal) 

En enlevant 8% à cause des forces de Van der Waals (l’air à 300 bar n’est pas un gaz parfait), on obtient 13 kWh [calcul détaillé dans l'onglet "discussion"].

Avec un rendement moteur de 40 %, on obtient 5,2 kWh utiles. Cela semble être suffisant pour mouvoir un véhicule léger à 30 km/h de moyenne pendant 3 à 4 heures (hypothèse : Puissance nécessaire de 1,5 kW)

Guy Nègre affirme que ces véhicules peuvent circuler sur 200 km en pur air comprimé et 800 km en hybride essence/air comprimé, dans un véhicule de même utilisation qu'une voiture à essence, et dont on peut recharger le réservoir en 3 minutes2,3.

Par ailleurs, la production d'air comprimé est elle aussi de faible rendement (environ 50 % pour un compresseur multi-étages). Dans son usage le plus courant, la chaleur produite lors de la compression est évacuée et perdue ce qui, ajouté au faible rendement énergétique de l'air comprimé lui-même, en fait une des énergies les plus chères pour l'utilisation industrielle. Sur ces véhicules cependant, la récupération de l'énergie de freinage permet de recharger la batterie, solution analogue à celle utilisée sur les véhicules électriques et hybrides, ce qui relativise les pertes.

Bien que la technologie de l'air comprimé donne un rendement énergétique limité, ainsi que le reconnaît la marque, les modèles proposés par MDI sont très légers et leurs moteurs de petite puissance, adaptés à la conduite en ville. Dans ces conditions, une autonomie proche de 100km parait réaliste pour des vitesses de déplacement faibles (vitesse moyenne en ville d’environ 30 km/h) et couvrent largement les besoins des citadins. Pour mémoire, 80% des véhicules parcourent moins de 60km par jour, majoritairement en ville, donc à moins de 50km/h.

Bi énergie

MDI propose d'utiliser ses moteurs en mode mono énergie (air comprimé seul) ou bi énergie, c'est-à-dire à air comprimé plus un "adjuvant énergétique", qui peut être un produit issu du pétrole ou non: éthanol, biodiésel, alcools, huiles végétales, etc. Le système repose simplement sur le réchauffement de l'air avant son entrée dans le moteur, grâce à un petit brûleur dans lequel est consommé l'"adjuvant". En se réchauffant, l'air prend du volume, ce qui augmente d'autant l'autonomie du véhicule. Ce système permet une excellente combustion qui approche de 98%, par rapport aux 15 à 20% des moteurs conventionnels. La raison est que le brûleur effectue une combustion externe et continue, par opposition aux combustions internes et alternées des moteurs traditionnels. Ainsi, la consommation baisse à 1,5l aux 100km, et les émissions polluantes sont très réduites : 30g de CO2, pas de NOx et pas de particules dues aux hydrocarbures imbrûlés. Il semble que ce système soit particulièrement intéressant pour l'indien Tata Motors.

Délais

MDI annonce depuis 2002 la sortie prochaine de ses véhicules. Il semble que diverses difficultés financières et revirements des investisseurs étrangers ont ralenti la petite société niçoise qui n'a jamais reçu ni aides ni subventions et s'est toujours auto-financée. Dans les années 2002-2005, la compagnie a connu de grandes difficultés économiques qui ont bien failli la faire disparaître. Après l'investissement de la marque Tata Motors, l'entreprise a pu reprendre son travail. Aujourdhui son modèle Airpod a reçu son homologation. KLM teste deux modèles (People et Cargo) depuis septembre 2009.

Intérêt industriel du moteur à air comprimé

Plusieurs constructeurs s'intéressent pourtant à la propulsion à air comprimé. En ce qui concerne les véhicules urbains, le choix va plutôt vers des technologies hybrides : pneumatique/électrique notamment pour le coréen Energine, pneumatique/essence pour le français MDI ainsi que plusieurs autres, mieux détaillés dans l'article Moteur à air comprimé.

Depuis quelques mois, les grandes annonces faites autour des véhicules électriques semblent s'amenuiser. Les perspectives techniques ont été ramenées à la baisse principalement à cause de deux facteurs. D'une part, le prix prohibitif de la technologie des batteries Lithium-Ion a largement changé les possibilités de production. (Ce prix est si élevé que les constructeurs ne proposent plus les véhicules à la vente, mais en location). D'autre part, des difficultés de conception (instabilité des batteries) et d'approvisionnement ont quelque peu ralenti le développement industriel. En effet, peu de pays possèdent du lithium, et il s'agit souvent de pays en voie de développement qui ont annoncé qu'ils ne vendraient pas toutes leurs ressources (Colombie et Pérou par exemple). Dans tous les cas, les ressources actuelles couvriraient moins de 10% des véhicules existants.

Automobile
Le français MDI

Motor Developpement International est la marque de Guy Nègre, siège à Nice. La gamme de véhicules qu'il développeconcerne surtout l'automobile urbaine, tout pneumatique ou hybride essence, dont une en phase de présérie (20010) nommée « AirPod ». Des partenariats étaient prévus avec le Mexique, l'Afrique du Sud, le Maroc, pays intéressés par des véhicules à faible coût de carburant et de production, ou à faible pollution. Ces contrats sont en attente du début de production à la maison mère en France. En tout, une cinquantaine de licences ont été signées; la dernière en Suisse avec "Catecar SA". Récemment, de grandes compagnies comme Air France ou Tata Motors ont aussi décidé de faire confiance à MDI.

L'indien Tata

Le constructeur automobile indien Tata Motors a signé en 2007, contre un investissement initial de 20 millions d'euros, un contrat de transfert de technologie avec MDI afin d'utiliser librement la technologie MDI en Inde. Le communiqué officieest maintenu sur le site corporatif de Tata Motors. Les deux marques étaient côte à côte au dernier salon de l'automobile à Genève. Leurs porte paroles n'ont pas démenti les accords de collaboration. Les ingénieurs de Tata Motors, basés àCoventry, visitent mensuellement le bureau d'étude MDI pour suivre le développement.

Il est à noter que Tata Motors a effectué un audit technique de 31 mois avant de prendre la décision d'investir dans la technologie MDI. Cette analyse semble s'être avérée positive, sans quoi la marque indienne n'aurait pas signé le contrat ni annoncé publiquement son engagement. Lors des journées presse du salon de l'automobile 2009 à Genève, M. Ratan Tata a rendu visite au stand MDI.

La compagnie Air FrancE

La compagnie aérienne Air France, conjointement avec son partenaire KLM Royal Dutch Airlines, a signé en 2008 un accord cadre pour tester pendant six mois des véhicules MDI sur les aéroports d'Orly, Roissy et Schiphol-Amsterdam. Cet accord permettra de tester les véhicules AirPod dans les bâtiments techniques et sur les pistes. Si ce test s'avère positif, les deux compagnies ont annoncé qu'elles investiraient dans ces véhicules pour équiper leurs installations. Toutefois, l'annonce officielle de l'accord avec MDI n'est plus visible sur le site corporate d'Air France.

Le coréen Energine

En Corée du Sud, la société coréenne Energine développe un véhicule PHEV (Pneumatic Hybrid Electric Vehicle pour Véhicule Électrique Pneumatique Hybride) sur base d'une Daewoo.

Applications hors automobile

Le moteur à air comprimé ne concerne pas que l'automobile, mais aussi les groupes électrogènes, les machines de manutention, les appareils agricoles, les drones silencieux, les UAV et les éoliennes où, comme en Norvège et auDanemark, il permet de réguler la production électrique sur les sites isolés où les opérations de maintenance sont trop compliquées en raison des difficultés d'accès ou encore tout simplement pour des raisons de recyclage non polluant, contrairement aux accumulateurs électrochimiques. Cette motorisation a aussi son intérêt dans certaines conditions spéciales, comme par exemple sous l'eau (seulement pour le moteur d'Energine) où l'étanchéité électrique peut être problématique, ou dans les situations où il est impossible de relâcher des gaz d'échappement brûlés. L'utilisation sur les moyens de transport en commun est aussi à l'étude, renouant ainsi avec l'histoire des tout premiers bus et tramways autopropulsés, au tout début du siècle dernier.

 

 

 

 

Motor Development International (MDI) est une S.A. luxembourgeoise qui regroupe une dizaine de sociétés et qui repose sur presque 400 actionnaires privés. L'essentiel de leur activité en France est située à Carros à côté de Nice. Sa principale activité est le développement d'automobiles utilisant l'air comprimé comme mode de propulsion.

Les voitures à air comprimé de MDI

MDI Air Pod (1).JPG
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MDI One Flow Air (3).JPG
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(Remarque: Toutes les informations en annexe -techniques et autres- proviennent de MDI et n'ont jamais pu être vérifiées indépendemment.)

Le développement de véhicules urbains à air comprimé est le principal objectif de MDI. Une gamme de véhicules a été mise à l'étude, sur un concept identique. Elle est constituée de l'AIRpod, de la AIROne, de la AIRCity, de la AIRFamily, de l'AIRVan et de la AIRMulti. La gamme zéro pollution de ces voitures à l'air comprimé a une autonomie restreinte; ces véhicules sont dès lors destinées à la circulation urbaine. Par contre, certains modèles seront aussi disponibles en version bi-énergie, utilisant en combustion externe un adjuvant énergétique, un combustible liquide au choix (essence, gazole, bioéthanol, etc). En activant cet adjuvant qui chauffe l'air à son entrée dans le moteur, dès que la voiture sort de la ville (plus de 45 km/h), ces versions auront une autonomie fortement agrandie, ainsi qu'une vitesse maximale accrue.

L'AIRpod est un transporteur urbain ultra-léger de 2 mètres de long pour 3 personnes doté d'une grande agilité et dont le pilotage se fait via un joystick. Selon le modèle la vitesse maximum varie entre 45 km/h et 80 km/h et son autonomie entre 120 et 210 km. AirFrance-KLM a signé un accord avec MDI et KLM teste quelques véhicules depuis fin 2009. Ce nouveau modèle était candidat au projet d'emprunt de voitures AutoLib' de Paris mais en mars 2010, le syndicat mixte a décidé que seuls trois candidats restaient en lice, tous proposant des véhicules électriques; la société Bolloré étant finalement retenue. Il avait été envisagé qu'elle soit présente en Auto'Lib dans les rues de Nice à partir de 2010. La ville de Nice aurait aussi envisagé d'en commander un certain nombre pour les services municipaux. Le prix tournerait autour des 6000 €, et le plein se ferait à 50 centimes d'euro/100 km en une minute et demi, si l'on en croit le site du constructeur. La version industrielle de ce véhicule est en cours d'homologation au Luxembourg depuis mai 2010 et l'extension de cette homologation sur l'ensemble des pays membres de l'UE devrait suivre.

La AIROne est une voiture extrêmement simple, en quelques sortes la Méhari des temps modernes. Autonomie en mono-énergie (zéro pollution) en cycle urbain entre 97 et 135 km, et sur route entre 291 et 405 km en bi-énergie, vitesse maximum de 98 km/h, avec un poids de seulement 380 kg. Elle serait produite en France à partir de fin 2011. Son prix varierait entre 3500 et 5500 euros. MDI n'a pas prévu d'accord avec Tata sur ce modèle contrairement à ce qui a été écrit par la presse. Trois personnes à l'avant, deux sièges supplémentaires à l'arrière en option. Avec un toit (amovible), des vitres etc, une voiture normale, il faudrait compter 5300 Euros, selon le site du constructeur.

La AIRCity est une voiture urbaine en mode mono et bi-énergie d'une longueur de 3m40, ressemblant à une grosse Smartmais offrant bien plus d'espace. Trois sièges à l'avant et deux sièges optionnels à l'arrière. À l'instar des autres modèles le chauffeur (et donc aussi le volant) se trouve au milieu, un peu plus vers l'avant que les deux autres passagers. Vitesse maximale de 110 km/h, une autonomie en ville de 91 à 127 km et en mode bi-énergie de 273 à 381km, avec un poids de 600 kg. Elle serait vendue en France, puis en Europe, après l'AirOne, courant 2012, et vaudrait 7800 Euros.

La AIRFamily est un croisement entre un monospace et un pick-up. Elle serait vendue un an après les AIRCity, donc en 2013, en Europe. La vitesse maximale serait de 131 km/h et l'autonomie de 119 à 165 km en mono-énergie, et 357 à 495 km en bi-énergie 2 et plus de 1000 km en bi-énergie 3. Le tout pour un poids de 800 kg. 3 à 6 places. Longueur 4,1m. Son prix se situerait autour de 13000 €, selon les données de MDI.

La AIRVan véhicule utilitaire 3 places pouvant fonctionner en bi-énergie 2. Vitesse maximum 113 km/h.

La AIRMulti est un projet de véhicule modulaire de transport de passagers (transport en commun urbain) composé de véhicules autonomes énergétiquement pouvant constituer un train de 4 modules. Une version dédiée au transport de marchandises est également à l'étude.

Ces descriptions de véhicules sont celles données par les dirigeant de MDI lors des pré-réservations Airpod-AirOne. Toutefois, en mars 2009, après plus de 10 ans d'affirmations et de promesses, aucune démonstration n'a été faite devant des personnalités indépendantes de la société, notamment en ce qui concerne l'autonomie. Il faut tout de même noter que le constructeur indien Tata Motors a réalisé un audit technique de 31 mois au terme duquel il a décidé d'acquérir les droits sur la technologie MDI pour l'Inde.Cependant, Tata a retiré tous les infos et connections de et vers MDI de son site web, inclus les archives, ce qui laisse supposer que le projet est mort du côté de Tata Motors.

Un tracteur avec un dispositif de décontamination du sol à l'air comprimé (vapeur) a déjà été réalisé en collaboration avec la société Verdivap. Toutefois ces tracteurs n'utilisent pas l'air comprimé pour se déplacer, l'air comprimé sert uniquement à pulvériser la vapeur d'eau dans les sols.

Groupes électrogènes

MDI annonce la commercialisation prochaine d'un groupe électrogène de secours à air comprimé. Il s'agit d'une solution simple dans laquelle de l'air est comprimé grâce à l'énergie du réseau électrique conventionnel. En cas de panne, cette énergie stockée est utilisée pour produire de l'électricité.

Design

Le groupe MDI vend également des prestations de design en dehors de son projet automobile.

La technique

Le moteur à air comprimé de l'AirPod 45 est un moteur original bi-cylindres de 180 cm³ alimenté par un réservoir d'air comprimé en fibres de carbone logé dans le plancher qui contient 70 m³ d'air. Un moto-alternateur branché sur le secteur permet également le remplissage du réservoir et assure de multiples fonctions. La boîte de vitesses robotisée, spécifique aux véhicules MDI, doit assurer une déperdition énergétique minimale. MDI développe actuellement un moteur bi-énergie dans lequel un système de combustion externe permanente réchauffant l'air admis doit permettre à ses véhicules d'être utilisables en cycle routier et autoroutier pour une consommation très basse.

Le châssis se compose d'un treillis de tubes en aluminium collés sur des plaques en aluminium coulé, la carrosserie quant à elle est composée d'un sandwich de mousse polyuréthane et de deux couches de fibre de verre / résine polyester. L'ensemble, particulièrement léger, est insensible à la corrosion.

Le système présente un avantage annexe pour les véhicules circulant sous un climat chaud. En effet la température de l'air à la sortie du moteur est comprise entre 0 et -30 C°, assurant ainsi une climatisation de série. Naturellement cette énergie provient également de l'énergie utilisée lors de la compression. En revanche le système ne permet pas de chauffer directement le véhicule en hiver, l'AIRPod utilise pour cela un chauffage électrique. Toutefois , comme souvent chez MDI, on ne précise pas d'où cette énergie proviendrait. Une batterie en tout cas, même un Li-Ion, ne serait pas capable de stocker assez d'énergie pour alimenter un chauffage plus que dérisoire...(1 kWh en Li-Ion coûtant actuellement plus que 1500 €, et un chauffage "classique" dans des voitures actuelles développant entre 2 et 6 kw, ce chauffage pourrait donc juste fonctionner au maximum pendant une demi-heure au maximum...(en ne tenant même pas compte de l'isolation thermique misérable des carrosseries MDI vàv des carrosseries moyennes sur le marché actuellement).

L'entreprise MDI

À l'étude depuis 15 ans, la voiture à air comprimé n'a pas retenu initialement l'attention des grands constructeurs et c'est donc un développement alternatif qui a été suivi par Guy Nègre, le constructeur à l'origine du projet (créateur d'un moteur W12 pour l'ancienne écurie de Formule 1 AGS). Il a fallu attendre l'accord avec Tata Motors puis avec Air France et KLM pour que l'entreprise soit reconnue par de grandes corporations.

Outre le moteur et les véhicules, MDI projette notamment de commercialiser des usines de petite dimension permettant de produire localement les véhicules mais aussi de les exposer, de les vendre et d'assurer le SAV.

Chaque usine est prévue pour produire 3300 véhicules par an sur une base de 8h00 de travail quotidien. Elle assurerait un pourcentage élevé (80% selon MDI5) de la construction des véhicules et pourrait produire ses propres pièces détachées. Une centrale internationale d'achat assurerait l'approvisionnement de toutes les usines.

Cette organisation vise à réduire les investissements nécessaires et d'employer la main d'œuvre locale. Cette organisation est en accord avec les principes du développement durable. MDI annonce des licences signées dans de nombreux pays, sur l'ensemble des continents.

Il est cependant difficle à concevoir comment une petite entreprise comme MDI, qui normalement peine déjà pour commercialiser une nouvelle technologie comme un moteur à air comprimé, serait en outre techniquement et financièrement capable de construire des voitures entières et -pire encore- des concepts de fabriques entières, elles aussi selon un concept nouveau. Ceci quand les producteurs établis internationaux vont de plus en plus vers une réduction de leur part dans la construction de leurs produits et essayent de reléguer un maximum des services et produits vers des fournisseurs externes spécialisés, avec un savoir faire généralement de loin supérieur qu'au sein de l'assembleur ...

La société MDI a un historique d'annonces de commercialisation imminente de véhicules depuis la fin des années 90 (par exemple commercialisation de taxis propres à Mexico, Cf Article de Libération du 09/12/2000) à chaque fois repoussés.

Consommation

La consommation énergétique des véhicules à air comprimé est (grâce à la faible masse des véhicules) équivalente à celle des véhicules électriques. Cependant, par rapport à ces véhicules, ils offrent l'avantage d'être 2 à 3 fois moins chers à l'achat.

L'accord avec Tata Motors laisse penser que les autonomies annoncées peuvent être possibles, sans quoi le constructeur indien ne se serait pas embarqué dans une aventure sans lendemain. ( Le retrait de toute information concernant l'accord avec MDI sur le site web de Tata Motors confirme cependant que les ingénieurs de Tata étaient soit trop optimistes, soit pas assez intelligents pour déceler les failles du système avant l'accord de partenariat...)

Conformité à la législation

Selon MDI, un numéro d'homologation de l'AirPod a été obtenu début 2010.

10 mai 2010 : Le gouvernement luxembourgeois a été le premier des états membres à homologuer le véhicule à air comprimé Airpod. "... MDI a en effet reçu du ministère du développement durable et des infrastructures du Grand –Duché du Luxembourg, de la société nationale de certification et d’homologation luxembourgeoise (SNCH) et de Luxcontrol le premier document officiel de réception d’un Airpod dont l’extension en phase européenne est en cours auprès de la commission et des autres états membres...."

La FAQ d'un site consacré aux véhicules à air comprimé (air-car-concept.bb-fr.com7) détaille un peu plus les étapes de l'homologation, sésame de la commercialisation de l'AirPod.

La commercialisation est dès lors prévue début 2011, une fois les réservoirs définitifs disponibles (230l. à la pression de 350b.).

Sécurité

Les tests d'homologation de l'Airpod ont permis de vérifier et de valider les principaux éléments de sécurité du véhicule. La sécurité des réservoirs d'air comprimé est connue et très élevée.

Ces réservoirs sont les mêmes que ceux montés sur les autobus urbains, qui eux fonctionnent au gaz, alors que MDI les charge en air. Ces réservoirs sont homologués par leurs fabricants, comme EADS, Ullit ou Luxfer.

NB: l'homologation de l'Airpod se faisant dans la catégorie "tricycle à moteur" (catégories européenne L2e et L5e), aucun crash-test n'est requis; cette homologation inclut par contre des tests de freinage.

Partenariats

MDI a conclu une coentreprise avec IT MDI-Energy Ltd pour la fabrication et distribution de ses produits en Australie et Nouvelle Zélande.

MDI est présent aux États-Unis par la firme MDI inc. Guy Nègre c'est d'ailleurs rendu au département d'état à l'énergie pour présenter MDI aux haut fonctionnaires Américains. Depuis l'implantation de MDI aux état unis se précise une partie de la gamme pouvant y être développée.

Le groupe MDI a signé, en janvier 2007, un contrat de cession et de licence pour l'application exclusive de leur technologie en Inde avec Tata Motors, le plus grand constructeur automobile d’Inde. On pouvait trouver sur le site de Tata Motors le communiqué officiel de cet accord avec MDI, mais depuis fin 2010, aucun lien ni article concernant MDI ne sont plus accessibles sur le site de Tata Motors. Lors du salon automobile de Genève 2009, Tata Motors et MDI se trouvaient sur des stands très proches et aucun des deux groupes n'a démenti les accords passés en 2007. MDI n'a pas participé aux salons de Genève 2010 ni 2011.

Depuis septembre 2009, KLM effectue des tests en grandeur nature de modèles People et Cargo de L'airpod.

L'EPFL de Lausanne à de plus signé un accord de partenariat avec MDI pour développer des stations d'air à haut rendement. Pour diffuser ses produits, MDI à imaginé un concept de origine consistant à commercialiser des usines clef en main pour fabriquer et vendre ses voitures localement.

Une mise en production industrielle concrète aurait dû voir le jour en Suisse: la société Catecar SA comptait produire des véhicules MDI à air comprimé à Reconvilier (Canton du Jura). Les travaux d’installation de la première chaîne de montage ont débuté en octobre 2010 et la sortie du premier véhicule entièrement construit en Suisse était prévue pour mars 2011. Comme précédemment avec les projets MDI, celui-ci n'a pas non plus abouti (mars 2011) parce-que MDI n'a pas pu livrer la technologie promise à Catecar.

Comme toujours avec les accords MDI, on n'entend plus rien de ce qui est devenu de toutes ces "coopérations" (Mai 2011), ce qui laisse présumer que les "partenaires" respectifs n'ont pas pu aboutir à un quelconque résultat avec les produits MDI.

Air comprimé et électricité

L'intérêt des moteurs à énergie électrique (avec stockage sur batterie) est de pouvoir utiliser et accumuler l'énergie excédentaire produite par les centrales électriques aux heures creuses (nuit).

Le véhicule à air comprimé tel qu'annoncé par la société MDI a donc ce point commun avec le véhicule tout électrique. L'air comprimé pouvant provenir d'un compresseur électrique, il s'agit en définitive d'un véhicule qui tire son énergie initiale de l'électricité. Mais le rendement et l'autonomie sont moins intéressants. Voir dans le lien en référence un comparatif entre accumulateurs électrochimiques (batteries) et air comprimé pour un usage embarqué.

Les technologies avancées de batteries permettent de bonnes performances mais constituent un surcoût. De nombreux modèles sont déjà commercialisés, en hybride ou en citadines pures, d'autres sont en développement afin d'augmenter l'autonomie en électrique pur. Tous ces véhicules présentent à la fois des coûts importants, posent des difficultés techniques (le lithium est instable et difficile à maîtriser, il est aussi rare sur la planète) et ont des rendements et autonomies parfois plus bas que ceux annoncés. Les véhicules hybrides semblaient une bonne solution, mais outre des prix élevés, la technologie ne permet finalement de réaliser que de très courts trajets en mode zéro pollution, et ce après avoir réalisé un long trajet en mode "polluant"; pour mémoire, une Prius peut faire 2900 mètres (moins de 3 kilomètres) en zéro pollution, et seulement après avoir roulé plusieurs km en mode essence.

Les batteries se recyclent plus ou moins facilement selon leur composition. Il faut aussi les changer tous les 3 à 5 ans, peut-être 7 ans avec les nouvelles technologies, c'est-à-dire qu'il faut réinvestir de fortes sommes à chaque changement de batteries. Pour le moteur à air comprimé, il y a pas de consommables à recycler et les réservoirs sont homologués pour 20 ans ou 12 000 recharges, soit plus que la durée de vie moyenne d'un véhicule conventionnel.

MDI prétend pouvoir faire mieux que les moteurs électriques à batterie, pour un coût annoncé inférieur. L'idéal donc, sauf qu'il n'a pas donné à ce jour la moindre preuve de ses allégations.

L' "European Fuel Cell Forum" a publié un rapport "Thermodynamic Analysis of Compressed Air Vehicle Propulsion", analyse thermodynamique d'un véhicule propulsé à l'air comprimé et conclut qu'il s'agit d'une option viable pour le transport urbain, avec un rendement global inférieur à la propulsion électrique mais supérieur à celui de la filière hydrogène.

Les rendements pratiques des véhicules électriques sont supérieurs à ceux de l'air comprimé, mais les coûts et les difficultés inhérentes à la recharge, à l'usage et à la technologie en elle-même ont montré que, dans l'état actuel des choses, ce n'est pas encore une solution économiquement viable. Une batterie se recharge et se décharge avec une perte d'énergie relativement faible, alors que pour l'air comprimé, on annonce un rendement inférieur à 0,6 pour la compression (il y a beaucoup de perte en chaleur) et entre 0,40 et 0,65 lors du fonctionnement du moteur (décompression avec refroidissement de l'air), soit un rendement théorique entre 24% et 39% pour l'air comprimé par rapport à l'électrique (en supposant 90% de rendement pour des batteries lithium). Les batteries, outre leur faible « cyclabilité » (nombre de recharges supportées) et leur prix prohibitif, ne peuvent pas être rechargées rapidement, raison pour laquelle certaines villes ont annulé leur décision d'utiliser des véhicules électriques.

Les travaux de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne sur un système de compresseur à pistons liquides offrant un très haut rendement (70% à 80%) permettront de combler partiellement l'écart de rendement entre l'électricité et l'air comprimé. Ces travaux ont débouché sur la création de la société Enairys par le jeune ingénieur Sylvain Lemofouet. Les premiers compresseurs à pistons liquides devraient être commercialisés d'ici 2012.

La pression utilisée dans les réservoirs MDI est la même que celle des autobus urbains qui marchent au GNL (de 200 à 350 bars). Mais la sécurité des véhicules MDI est largement supérieure à celle des autobus urbains puisque l'air est ininflammable. Ces réservoirs sont aussi ceux qui équipent certains corps de pompiers. L'espace occupé par le réservoir à air comprimé est par contre plus grand que celui des batteries au lithium pour une même quantité d'énergie embarquée. La société MDI a publié une cinquantaine de brevets internationaux sur lesquels se fonde l'accord signé avec Tata Motors. La solution de l'air comprimé évite le problème du recyclage complexe des batteries.

Il faut donc mettre dans la balance, d'un côté un rendement inférieur pour l'air comprimé, et de l'autre un recyclage très médiocre pour les batteries, associé à un coût si important que la plupart des véhicules électriques ne sont pas en vente, mais seulement en location (en janvier 2010: Mitsubishi est l'un des 1ers constructeurs à vendre sa voiture entièrement électrique iMiEV au Japon pour environ 30.000 €, autonomie réelle: <120 km (malgré 160 km annoncés), 64 ch, 4 personnes,1080 kg). De nombreux véhicules électriques seront donc proposés en location, et non pas à la vente, comme par exemple la voiture Bolloré Blue Car, toujours pas homologuée en 4/2010 bien que proposée en pré-réservation!

Les moteurs à air comprimé sont déjà très largement utilisés pour de nombreuses applications dans l'industrie. La polémique porte surtout sur la réalité des performances annoncées par MDI en termes d'autonomie, qui ne sont pas soutenues par des calculs thermodynamiques. Du contenu énergétique théorique de 14.3 kWh (300 l à 300 bars) il faut retirer d'abord la perte qui s'installe à cause du détendeur de 300 à 20 bars (travail technique non utilisé), et ensuite le fonctionnement du moteur lui-même qui fonctionne en processus adiabatique. En somme l'énergie disponible aux roues pour propulsion n'excède guère 2-3 kWh pour la configuration MDI. Une Foire Aux Questions, ouverte aux questions/critiques argumentées synthétise les interrogations fréquentes concernant le concept MDI sur le site Air-car-concept.

Le grand public attend que MDI rassure les nombreux sceptiques en faisant réaliser des tests par un organisme indépendant ou devant des journalistes spécialisés, et en faisant homologuer ses véhicules, en France et à l'étranger.

Une tentative d'évaluation du rendement énergétique global d'un véhicule à air comprimé, en prolongement d'une étude menée par Tesla Motors (fabricant d'un roadster de luxe 100% électrique), est disponible en référence.

Une étude théorique d'un véhicule à air comprimé a été réalisée par deux ingénieurs de l'Ecole des Mines (Adeline Fabre et Jacky Mochel : - Évaluation de l’autonomie d’un véhicule CAT utilisant la technologie MDI - octobre 2003) En reprenant les données théoriques, leurs conclusion montraient une autonomie d'environ 40-50 km avec un véhicule disposant de 3 bonbonnes de 114 litres chacune à 300 bars (véhicule non commercialisé par ailleurs).

 


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