Le Groupe PSA Peugeot Citroën poursuit de manière active la mise en œuvre d’une politique environnementale ambitieuse. Il intervient sur plusieurs champs d’action. Au premier rang de ceux-ci figure évidemment la technologie automobile : l’évolution des moteurs thermiques, l’allégement et l’aérodynamique des véhicules, et aussi le développement de nouveaux types de motorisations sont au cœur de ses programmes de recherche.
Le Peugeot Taxi PAC ajoute une nouvelle réponse au défi de la réduction des émissions et de la consommation des automobiles : la pile à combustible.
Son principe est la transformation directe, à bord du véhicule, d’énergie chimique en électricité. Son application pourrait théoriquement permettre la réalisation de véhicules électriques – et donc zéro émission locale – à grande autonomie : le principal frein au développement de l’utilisation de ces derniers serait ainsi levé.
D’autre part, le rendement de la pile à combustible et la variété de carburants qui peuvent l’alimenter ouvrent des perspectives importantes en termes de réduction de la consommation et de l’émission de gaz carbonique.
Le principe : une réaction chimique
Une pile à combustible permet d’obtenir directement un courant électrique par oxydation d’un combustible (l’hydrogène étant le combustible idéal) sur une électrode et une réduction de l’oxygène sur une seconde électrode.
Cette réaction d’oxydo-réduction produit de l’énergie, et de l’eau. Ce principe très simple n’est cependant pas aisé à mettre en œuvre dans une automobile.
En effet, l’hydrogène nécessaire doit, soit être stocké, soit être produit à bord. Or, le stockage de l’hydrogène est problématique, en raison de sa faible densité (70 g//à l’état liquide) et de sa température de passage à l’état liquide (- 252°C). Quant à la production d’hydrogène à bord, le choix du carburant retenu peut peser lourdement sur le bilan environnemental du véhicule. Les biocarburants et en particulier l’éthanol ouvrent dans ce domaine aussi des perspectives prometteuses.
Des voies multiples en cours d’exploration
PSA Peugeot Citroën s’est engagé dans une démarche de recherches multiples afin d’explorer les diverses possibilités de mise en œuvre d’une pile à combustible embarquée, avec un bilan environnemental optimal et des performances économiques et techniques viables, l’enjeu étant aujourd’hui de parvenir à un prix de revient et à un encombrement satisfaisants. Les principales voies d’utilisation de la pile à combustible sont les suivantes :
– comme source d’énergie principale : c’est l’objet du programme européen Hydro-Gen dans le cadre duquel PSA Peugeot Citroën a réalisé un véhicule, premier prototype sur la base du Peugeot Partner.
– comme générateur auxiliaire pour véhicules thermiques : là encore, une petite pile à combustible peut fournir l’énergie nécessaire à un alternateur de nouvelle génération, de forte puissance et offrant des fonctionnalités nouvelles génératrices d’économie d’énergie.
– comme générateur auxiliaire pour véhicules électriques et hybrides il s’agit d’une pile à combustible de petite dimension qui permet d’étendre l’autonomie et d’optimiser la masse de batteries embarquées. Le groupe a réalisé à partir de ce principe un véhicule démonstrateur sur la base d’un Peugeot Partner Electric transformé en taxi pour la circonstance, choix dicté par la capacité de ce dernier à évoluer dans un milieu urbain et suburbain sans pollution locale.
Le Peugeot Partner Taxi PAC de démonstration
Une mission a été lancée auprès des compagnies et professionnels du taxi pour connaître les conditions réelles dans lesquelles s’exerce cette activité et les aspirations exprimées en terme d’efficacité. En tenant compte de la notion de flotte de véhicule, il ressort que la traction électrique est souhaitée pour des raisons de confort, de propreté, de coût d’utilisation, mais avec une autonomie devant se situer à 250 km environ. Afin de répondre à ces aspirations et à ces contraintes d’utilisation, le Partner Taxi PAC de démonstration conserve son moteur électrique d’origine et reçoit une pile à combustible, des batteries Nickel Métal Hydrure de petite dimension ainsi qu’un » rack » ou container constitué de neuf bouteilles d’hydrogène.
Cette base permet de conserver avantageusement une partie de la structure, avec notamment les portes latérales coulissantes, la chaîne de traction électrique, (avec un moteur d’une puissance nominale de 22 kW lié à une transmission à train épicycloïdal), les liaisons au sol et de nombreux équipements extérieurs et intérieurs (le poste de conduite par exemple). L’intérieur de ce Taxi PAC est réaménagé en deux parties séparées par un vitrage : un espace réservé au conducteur et un généreux habitacle pourvu d’une large banquette pour trois personnes, implantée au-dessus du rack et du train arrière. A côté du conducteur, disposant de toutes les commandes et des équipements d’un Partner de série, un emplacement est réservé au rangement des bagages qui peut laisser place, grâce à un siège pliant et escamoté dans le plancher, à une assise dos à la route pour un éventuel quatrième passager.
Le pavillon est partiellement composé de panneaux de verre assurant une bonne luminosité intérieure. Les passagers de la banquette arrière disposent d’un écran pour visionner le parcours emprunté ou un film DVD, ou consulter des informations extérieures. Ce Partner Taxi PAC de démonstration peut rouler en mode 100% électrique ou en mode hybride.
Caractéristiques techniques du Peugeot Taxi PAC
– Moteur :
Type : SA 18 à courant continu et à excitation séparée
Fournisseur : Leroy Somer
Puissance nominale : 22 kW
Puissance maximale : 36 kW
Couple maxi : 210 Nm
Régime maximal : 6 500 tr/mn
Courant de traction maxi : 230 A
Courant d’excitation maxi : 10 A
Mode de refroidissement : air puisé
– Transmission :
Traction avant
Type réducteur : épicycloïdal Rapport : 0,1396
Vitesse : 15,11 km/h (1 000 tr/mn)
– Batteries :
Type : nickel / métal hydrure
Fournisseur : Panasonic Nombre de monoblocs EV-95 : 15 Emplacement : centré sous le plancher Tension nominale : 180V Capacité : 95 Ah Poids : 280 kg
Mode de refroidissement : air
– Charge normale :
En roulage : système de pile à combustible et de récupération d’énergie lors des décélérations et freinages
En stationnement : par prise domestique ou borne publique
Chargeur embarqué
Alimentation : 230 V monophasé 16 A
Puissance utile : 3 kW
Temps de recharge : 9 h maxi quand les batteries sont entièrement vides ou 15 km d’autonomie par heure de recharge
– Charge rapide :
Par borne spécifique accessible par carte magnétique personnalisée Pilotage automatique de la recharge par le calculateur du véhicule Puissance utile : de 24 à 30 kW
Temps de recharge : 2 km d’autonomie par minute de recharge
– Charge exceptionnelle :
Par système pile à combustible
Temps de recharge : 30 km d’autonomie par heure de recharge Batterie de servitude :
Type : 12 V 40 Ah Convertisseur: 180V/ 12V Puissance : 1 kW
– Pile à combustible :
Fournisseur : H Power Puissance : 5,5 kW nette à 86 V
Rendement pour le système complet : 48%
Rendement pour la pile seule : 58%
Pression d’air : 1,2 bar Pression d’hydrogène : 1,6 bar Refroidissement : circulation forcée d’eau
Emplacement : dans le compartiment avant, devant le moteur électrique Alimentation : hydrogène pur
– Réservoir :
Rack : constitué de 9 bouteilles d’hydrogène (disponibles dans le commerce) reliées entre elles par une tubulure
Pression d’utilisation : 300 bars
Capacité : 80 litres (soit 1,5 kg d’hydrogène)
Matière : matériaux composites, fibre de carbone, résine époxy et vessie en alliage d’aluminium
Niveau de détente : 300 bars à 7 bars pour l’alimentation de la pile Emplacement : sous le coffre arrière
Remplissage : échange (durée de l’opération : quelques minutes)
– Sécurité :
Contrôle du taux d’hydrogène dans 2 volumes (zones de connections).
Des détecteurs coupent l’arrivée d’hydrogène et la pile en cas de détection d’un taux correspondant à 5% de la limite d’explosibilité.
Une soupape évite les surpressions dans les réservoirs (idem réservoir GPLC)
Un disque de rupture dans le volume contrôlé arrière se découpe dès l’apparition d’une surpression très faible (80 mbar).
– Chauffage :
Par échange thermique avec le circuit de refroidissement de la pile à combustible et par une résistance électrique assurant un complément et une mise en action rapide Fournisseur :Valeo Puissance de chauffe : 4 kW
– Direction :
Assistée
Type : groupe électropompe GEP2
– Performances :
Accélération 0-50 km/h : 8,4 s
Vitesse maximale : 95 km/h
Autonomie : de 200 à 300 km
– Dimensions :
Longueur : 4,110 m
Largeur : 1,960 m
Hauteur : 1,800 m SCx : 0,9
Poids à vide : 1 740 kg
Photos :
