Camions lourds, comme les 18 roues qui transportent de nombreuses marchandises du monde de la ferme ou de l'usine au marché, sont pratiquement tous propulsés par des moteurs diesel. Ils représentent une part importante des émissions mondiales de gaz à effet de serre, mais peu a été fait jusqu'à présent pour freiner leurs gaz d'échappement induisant le changement climatique.

Maintenant, des chercheurs du MIT ont mis au point une nouvelle façon d'alimenter ces camions qui pourrait réduire drastiquement la pollution, accroître l'efficacité, et réduire voire éliminer leurs émissions nettes de gaz à effet de serre.

Le concept consiste à utiliser un système de moteur hybride rechargeable, dans lequel le camion serait principalement alimenté par des batteries, mais avec un moteur à allumage commandé (au lieu d'un moteur diesel). Ce moteur, qui permettrait aux camions de parcourir facilement les mêmes distances que les camions diesel conventionnels d'aujourd'hui, serait un modèle flex-fuel qui pourrait fonctionner à l'essence pure, alcool pur, ou des mélanges de ces carburants.

Alors que le but ultime serait d'alimenter les camions entièrement avec des batteries, disent les chercheurs, cette option hybride flex-fuel pourrait permettre à ces camions d'entrer rapidement sur le marché en surmontant les inquiétudes concernant l'autonomie limitée, Coût, ou la nécessité d'un poids excessif de la batterie pour obtenir une plus longue portée.

Le nouveau concept a été développé par le MIT Energy Initiative et le chercheur scientifique du Plasma Fusion and Science Center Daniel Cohn et l'ingénieur de recherche principal Leslie Bromberg, qui le présentent à la conférence annuelle SAE International le 11 avril.

« Nous travaillons depuis plusieurs années sur des moyens de rendre les moteurs des voitures et des camions plus propres et plus efficaces, et nous nous sommes particulièrement intéressés à ce que vous pouvez faire avec l'allumage par étincelle [par opposition à l'allumage par compression utilisé dans les diesels], parce que c'est intrinsèquement beaucoup plus propre, " dit Cohn. Par rapport à un véhicule à moteur diesel, un véhicule à essence ne produit qu'un dixième de la pollution aux oxydes d'azote (NOx), une composante majeure de la pollution de l'air.

En outre, en utilisant une configuration flex-fuel qui lui permet de fonctionner à l'essence, éthanol, méthanol, ou des mélanges de ceux-ci, ces moteurs ont le potentiel d'émettre beaucoup moins de gaz à effet de serre que les moteurs à essence pure, et le coût supplémentaire pour la flexibilité du carburant est très faible, Cohn et Bromberg disent. Si vous utilisez du méthanol pur ou de l'éthanol dérivé de sources renouvelables telles que les déchets agricoles ou les déchets municipaux, les émissions nettes de gaz à effet de serre pourraient même être nulles. « C'est une façon d'utiliser un carburant à faible émission de gaz à effet de serre » lorsqu'il est disponible, "mais ayant toujours la possibilité de le faire fonctionner à l'essence" pour assurer une flexibilité maximale, dit Cohn.

Alors que Tesla Motors a annoncé qu'elle produirait un camion lourd tout électrique, Cohn dit, "Nous pensons que cela va être très difficile, en raison du coût et du poids des batteries" nécessaires pour fournir une autonomie suffisante. Pour répondre à l'autonomie attendue des camions diesel conventionnels, Cohn et Bromberg estiment, nécessiterait quelque part entre 10 et 15 tonnes de batteries "C'est une fraction significative de la charge utile" qu'un tel camion pourrait transporter autrement, dit Cohn.

Pour contourner cela, "nous pensons que la façon de permettre l'utilisation de l'électricité dans ces véhicules est avec un hybride rechargeable, " dit-il. Le moteur qu'ils proposent pour un tel hybride est une version de celui sur lequel les deux chercheurs travaillent depuis des années, développer un très efficace, moteur à essence à carburant flexible qui pèserait beaucoup moins, être plus économe en carburant, et produisent un dixième autant de pollution atmosphérique que le meilleur des véhicules diesel d'aujourd'hui.

Cohn et Bromberg ont effectué une analyse détaillée à la fois de l'ingénierie et de l'économie de ce qui serait nécessaire pour développer un tel moteur afin de répondre aux besoins des opérateurs de camions existants. Afin d'égaler l'efficacité des diesels, un mélange d'alcool avec l'essence, ou même de l'alcool pur, peut être utilisé, et cela peut être traité en utilisant des sources d'énergie renouvelables, ils ont trouvé. Modélisation informatique détaillée de toute une gamme de caractéristiques moteur souhaitées, combinée à un criblage des résultats à l'aide d'un système d'intelligence artificielle, ont donné des indications claires sur les voies les plus prometteuses et ont montré que de telles substitutions sont effectivement réalisables sur le plan pratique et financier.

Dans les véhicules diesel actuels et les véhicules polycarburants proposés, les émissions sont mesurées au pot d'échappement, après que divers systèmes de contrôle des émissions ont fait leur travail dans les deux cas, la comparaison est donc une mesure réaliste des émissions du monde réel. La combinaison d'une propulsion hybride et d'un moteur flex-fuel est « un moyen de permettre l'introduction de la propulsion électrique dans le secteur des poids lourds, en permettant de répondre aux exigences de gamme et de coût, et le faire d'une manière qui est propre, " dit Cohn.

Bromberg dit que les moteurs à essence sont devenus beaucoup plus efficaces et propres au fil des ans, et le coût relatif du carburant diesel a augmenté, de sorte que les avantages de coût qui ont conduit à l'adoption quasi universelle des diesels pour le camionnage lourd ne prévalent plus. "Heures supplémentaires, les moteurs à gaz sont devenus de plus en plus efficaces, et ils ont l'avantage inhérent de produire moins de pollution de l'air, " dit-il. Et en utilisant le moteur dans un système hybride, il peut toujours fonctionner à sa vitesse optimale, maximiser son efficacité.

Le méthane est un gaz à effet de serre extrêmement puissant, donc s'il peut être détourné pour produire un carburant utile en le convertissant en méthanol par un simple processus chimique, "c'est l'une des manières les plus intéressantes de fabriquer un carburant propre, " dit Bromberg. " Je pense que les carburants à base d'alcool dans l'ensemble sont très prometteurs. "

Déjà, fait-il remarquer, La Californie a des plans pour de nouvelles réglementations sur les émissions des camions qui sont très difficiles à respecter avec les véhicules à moteur diesel. "Nous pensons qu'il y a une raison importante pour que les entreprises de camionnage se tournent vers l'essence ou le carburant flexible, " dit Cohn. " Les moteurs sont moins chers, les systèmes de traitement des gaz d'échappement sont moins chers, et c'est un moyen de s'assurer qu'ils peuvent respecter les réglementations attendues. Et en combinant cela avec la propulsion électrique dans un système hybride, avec un réseau électrique toujours plus propre, peut réduire davantage les émissions et la pollution du secteur du camionnage. »

La propulsion électrique pure pour les camions est l'objectif ultime, mais les batteries d'aujourd'hui n'en font pas encore une option réaliste, Cohn dit :« Les piles sont excellentes, mais soyons réalistes quant à ce qu'ils peuvent fournir."

Et la combinaison qu'ils proposent peut répondre à deux défis majeurs à la fois, ils disent. "Nous ne savons pas ce qui sera le plus fort, la volonté de réduire les gaz à effet de serre, ou le désir de réduire la pollution de l'air. » Aux États-Unis, le changement climatique peut être la plus grande poussée, alors qu'en Inde et en Chine, la pollution de l'air peut être plus urgente, mais « cette technologie a de la valeur pour les deux défis, " dit Cohn.