NECAR, la pile à combustible de Mercedes

L’hydrogène et le rêve du ZEV

Grâce aux avantages décisifs de son moteur — propre, léger, sans entretien, peu encombrant et d’un rendement élevé —, l’avenir s’ouvre à la voiture électrique. Sa diffusion devrait être massive à l’horizon 2030 et elle pourrait remplacer à très long terme la voiture thermique. Auparavant, elle devra se débarrasser des graves défauts qui bloquent son développement : batteries chères et lourdes, faible autonomie et difficulté à jauger la réserve d’énergie. L’étape décisive sera la commercialisation, prévue à court terme, de véhicules hybrides.

Une première formule, dite hybride parallèle, associe un moteur électrique pour la ville à un moteur thermique pour la route. Développée par tous les constructeurs, elle présente deux inconvénients : toute pollution n’est pas éliminée, alors que la présence de deux systèmes de propulsion augmente le poids mort. Après l’avoir vendu pendant un an au Japon, Toyota vient de commercialiser en Europe la Prius, le premier hybride au monde disponible dans les concessions.

Une seconde solution, appelée hybride série, fait appel à une source de production d’électricité embarquée, qui offre à la voiture, à la traction intégralement électrique, l’autonomie qui lui manque. C’est la technologie de la pile à combustible. Consommant l’oxygène de l’air et de l’hydrogène, cette pile ne rejette que de la vapeur d’eau ! Parfaitement propre, silencieuse et quasiment sans maintenance, elle jouit également d’un rendement élevé. Elle permet d’atteindre le point ultime, le nirvana de la recherche automobile en matière de respect de l’environnement, à savoir le niveau ZEV (Zero Emission Vehicule).

Cette technique se heurte néanmoins au problème du stockage de l’hydrogène (réservoir imposant et température de - 252°). Sans parler de la question primordiale du réseau de distribution de l’hydrogène… Cette solution n’est donc pas pour demain — ni du reste pour après-demain vu les investissements considérables que cela suppose. A moyen terme, par contre, elle peut convenir à des flottes captives de véhicules : autobus, taxis, utilitaires de livraison et de dépannage en zones urbaine et périurbaine, flottes EDF, Poste, Téléphone, etc.

De l'usine à gaz à la Classe A

Il existe toutefois une parade, qui consiste à fabriquer l’hydrogène à bord de la voiture grâce à un appareil appelé réformeur. Une production qui peut se faire à partir de carburants, dont les hydrocarbures, avec toutefois l’inconvénient de s’éloigner du degré zéro de pollution. Mais c’est pour l’instant la seule solution réaliste pour les voitures particulières.

Tous les constructeurs travaillent sur la pile à combustible. Mais avec sa série NECAR, DaimlerChrysler, qui croit fort en cette technologie, apparaît en pointe de la recherche, grâce en particulier au cinquième avatar de cette famille de prototypes.

C’est au printemps 1994 que Daimler-Benz a présenté son premier véhicule à pile à combustible. Baptisé NECAR, pour New Electric Car — mais on ne peut manquer d’y voir un clin d’œil au Neckar, le fleuve qui arrose Stuttgart —, ce laboratoire roulant avait été développé en étroite coopération avec la firme Ballard Power Systems, une entreprise canadienne de Vancouver. Il était construit sur la base d’un fourgon utilitaire MB 100 en raison du volume important de ce qu’il fallait considérer comme une véritable " usine à gaz ". Jugez plutôt : la pile à combustible et son système de production d’énergie pesaient 800 kilos et ils occupaient pratiquement tout l’espace de chargement. Seuls les deux sièges avant étaient libres.

Deux ans plus tard, apparaissait une première évolution de ce prototype, basée cette fois sur une Classe V : NECAR 2. Daimler-Benz s’est employé à affiner la technique et à réduire l’encombrement du système. Nettement plus vivable avec ses six places, le véhicule cache la pile à combustible sous la banquette arrière, tandis que deux réservoirs à hydrogène prennent place sur le toit — afin de dégager l’espace intérieur. Dotée d’une puissance de 50 kw, NECAR 2 atteint la vitesse maximum de 110 km/h pour une autonomie de 250 kilomètres.

De l'usine à gaz à la Classe A

Un pas décisif est franchi en septembre 1997 avec la présentation au salon de Francfort de NECAR 3. Abandonnant la solution du stockage de l’hydrogène, la voiture passe à la technique de fabrication de celui-ci par un réformeur. Premier véhicule à pile à combustible doté d’une production autonome d’hydrogène, NECAR 3 adopte comme carburant le méthanol. De plus, elle est construite à partir d’une Classe A. C’est dire les progrès réalisés pour réduire l’encombrement. Observons toutefois que la voiture ne peut accueillir que deux passagers. La vitesse passe à 120 km/h et l’autonomie à 400 kilomètres.

La même année, Daimler-Benz présente le premier autobus équipé d’une pile à combustible (avec un réservoir d’hydrogène). Doté d’une puissance de 250 kW, NEBUS (New Electric Bus) roule à 80 km/h et possède une autonomie de 250 kilomètres largement suffisante pour les besoins quotidiens d’un tel véhicule.

Une nouvelle étape dans la recherche de la compacité est franchie en 1999, quand les ingénieurs de DaimlerChrysler réussissent à loger la pile à combustible dans le soubassement (nettement agrandi) d’une Classe A. Alimentée cette fois par un réservoir d’hydrogène logé à l’arrière (retour à la solution initiale), NECAR 4 atteint les 145 km/h avec 70 kW. Surtout, elle peut accueillir cinq passagers.

Parallèlement, une Jeep Commander 4 x 4 équipée d’un moteur électrique est présentée au salon de Los Angeles de 1999. L’énergie est fournie par une batterie associée à une pile à combustible.

NECAR 5 apparaît comme un prototype d’avant production. Equipée d’un réformeur (seule solution viable pratiquement), la voiture dépasse les performances de NECAR 4 tout en améliorant son autonomie (450 kilomètres avec un plein de méthanol). L’ensemble du système de production d’énergie trouve sa place dans le soubassement de la Classe A. Ainsi, en trois ans, par rapport à NECAR 3, l’encombrement a été réduit de moitié et le poids diminué de 300 kilos. Les ingénieurs sont même parvenus à faire tenir une pile à combustible dans un kart. Tout comme sa petite sœur, Jeep Commander 2 (présentée en octobre 2000) utilise le méthanol.

DaimlerChrysler entend mettre sur le marché en 2004 la première voiture au monde équipée d’une pile à combustible. A cet effet, le groupe a prévu un plan d’investissement d’un milliard d’euros. Par ailleurs, les premiers autobus à hydrogène, réalisés sur la base du Citaro, seront livrés aux exploitants dès 2002. Et le 2 janvier dernier, DaimlerChrysler annonçait la prochaine livraison, à titre expérimental, du fourgon Sprinter équipé d’une pile à combustible à l’entreprise allemande de messagerie Hermes Versand Service.

Avec les premiers pas de cette technologie, qui pourrait engendrer le déclin des énergies fossiles, nous assistons peut-être à l’aube d’une ère nouvelle de l’histoire de l’automobile.