Greentech : les moteurs à hydrogène changent la donne pour les applications tout-terrain

Pour décarboner le secteur des transports, les véhicules utilitaires lourds et les engins de travail mobiles non routiers sont de plus en plus mis en avant.

Les constructeurs de véhicules et de moteurs, les fournisseurs et la science sont donc impliqués dans le projet. Pouvoir se sont associés pour étudier de manière approfondie l’utilisation croisée des concepts de groupes motopropulseurs à hydrogène pour les applications de construction et agricoles. L’équipementier automobile MAHLE dirige le projet dans lequel le Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) avec trois instituts impliqués.

Le Ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du climat (BMWK) PoWer finance environ 5 millions d’euros sur trois ans ; le projet est soutenu par TÜV Rhénanie.

En raison de leurs propriétés telles qu’un rendement élevé, une robustesse et de faibles émissions brutes, les moteurs à hydrogène offrent de nombreux avantages qui les rendent particulièrement adaptés aux applications dans les machines de construction et agricoles.

Il est également possible de convertir les moteurs à combustion conventionnels, par exemple dans les excavatrices, les moissonneuses-batteuses ou les véhicules de convoyage, en moteurs à hydrogène. Afin de pouvoir mettre en œuvre cette technologie à l’avenir, trois instituts KIT étudient dans le cadre du projet PoWer la combustion de l’hydrogène dans les moteurs, les pots catalytiques de gaz d’échappement appropriés et le comportement des matériaux sous hydrogène.

Utilisation efficace de l’hydrogène dans les moteurs complexes

« En raison de la faible limite d’inflammation et des larges limites d’inflammabilité de l’hydrogène, une auto-inflammation indésirable peut se produire. Il est important d’éviter cela à tout prix pour ne pas risquer d’endommager le moteur », explique le Dr. Uwe Wagner de Institut des machines à pistons (IFKM) de KIT sur les défis.

Les chercheurs de l’IFKM étudient donc comment le carburant à base d’hydrogène peut être utilisé de la manière la plus efficace et la plus sûre dans les moteurs des machines de construction et agricoles – que ce soit avec collecteur d’admission ou injection directe.

« La géométrie du moteur et l’entrée de l’huile lubrifiante dans la chambre de combustion jouent également un rôle crucial pour garantir un processus de combustion fluide », explique Wagner. Afin de tester et d’optimiser diverses stratégies d’injection et paramètres du moteur, les chercheurs utilisent une unité de recherche monocylindre et un moteur multicylindre.

Source d’énergie respectueuse de l’environnement pour les applications tout-terrain

“Afin de pouvoir respecter les limites actuelles et futures en matière d’émissions de gaz d’échappement, il est nécessaire de fournir des pots catalytiques de gaz d’échappement efficaces en plus du fonctionnement des moteurs à faibles émissions”, explique le Dr. Patrick Lott de Institut de Chimie Technique et Chimie des Polymères (ITCP) des KIT.

« Les conditions spécifiques de fonctionnement des moteurs à hydrogène sont parfois difficiles pour les pots catalytiques », explique Lott. L’équipe ITCP étudie donc le comportement des systèmes catalytiques existants en conjonction avec les moteurs à hydrogène.

Il s’agit entre autres d’améliorer leur durabilité et leur efficacité afin de les adapter aux nouvelles conditions d’exploitation. Parallèlement, les chercheurs développent des concepts innovants pour le post-traitement des gaz d’échappement afin que l’hydrogène puisse être utilisé comme source d’énergie respectueuse de l’environnement dans les applications tout-terrain.

Effets de l’hydrogène sur les matériaux

“Le contact avec l’hydrogène peut réduire considérablement la résistance et la déformabilité des matériaux métalliques”, explique le Dr. Stefan Guth de Institut des matériaux appliqués – Science des matériaux (IAM-WK) de KIT. Dans le cadre de ce projet, les scientifiques de l’IAM-WK étudient l’impact de l’hydrogène sur les matériaux typiques utilisés dans les composants des moteurs à combustion interne.

À propos du projet PoWer

Sous la direction de MAHLE sont également en plus du KIT DEUTZ AGle Centre aérospatial allemand (DLR), Purem GmbH, Claas KGaA mbHmourir Université technique de Brunswick, Liebherr GmbH, Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH, Umicore SA, NGK Europe GmbH et Castrol Limitée impliqué.