HydroGen 1 - Caractéristiques techniques

Juin 2000
Le véhicule expérimental Zafira pourvu d’une propulsion à pile à combustible et d’un
réservoir à hydrogène liquide
«HydroGen1» préfigure l’avenir de l’automobile chez Opel
Une véritable cinq places d’une autonomie de 400 kilomètres pour un usage
quotidien
L’avenir de la mobilité est évident chez Opel et General Motors : HydroGen1, un
prototype basé sur le monovolume compact Zafira et animé par un moteur électrique
alimenté en courant par une batterie de piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène
pur, préfigure les voitures de demain. Grâce à cette technologie novatrice, cette cinq
places à part entière représente un jalon important dans le développement, chez Opel
et GM, de véhicules motorisés compatibles avec l’environnement.
L’expertise d’Opel et GM dans le domaine de la propulsion électrique et de la
technologie de la pile à combustible s’appuie sur quelque 40 ans d’expérience. Ces
dernières années, le rythme des recherches s’est singulièrement accru grâce à un
certain nombre d’évolutions, dont la première présentation d’un véhicule à pile à
combustible lors du Salon de l’automobile de Genève en 1997. En 1998, GM et Opel
mettaient sur pied le Global Alternative Propulsion Center (GAPC) en vue de
coordonner leurs activités. Peu de temps après, lors du Mondial de l’automobile de
Paris, une autre évolution utilisant une technologie évoluée particulièrement
écologique était dévoilée au public. Il s’agit du Zafira à ”pile à combustible” disposant à
son bord d’un reformer de méthanol pour la production d’hydrogène.
Si vous désirez de plus amples informations, surfez sur www.opel-mobil.de\fuelcell1
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Puissante : ses 55 kW/75 ch et ses 251 Nm garantissent des performances de
choix sur la route
HydroGen1 constitue une nouvelle étape importante vers la production en série du
véhicule à pile à combustible chez Opel et GM. La preuve la plus tangible réside sous
le capot du véhicule. Entouré par des équipements auxiliaires tels que les circuits de
l’échangeur de chaleur, du refroidissement et de l’eau de traitement, ainsi que par les
humidificateurs de la cathode et de l’anode, le sommet de ce que l’on appelle la
“batterie” saute aux yeux : un bloc de 200 piles à combustible montées en série, dont
les dimensions (longueur x largeur x hauteur : 590 x 270 x 500 millimètres) sont
comparables à celles de moteurs classiques. Développant une charge constante de 80
kW/109 ch ou une puissance maximale de 120 kW/163 ch, ce moteur écologique,
dans lequel l’hydrogène et l’oxygène entrent en réaction électrochimique pour former
de l’eau à une température de 80 degrés Celsius, produit - en fonction des conditions
de charge - entre 125 et 200 volts d’énergie électrique.
Le courant continu généré de la sorte est converti par un élément de contrôle
électronique en courant alternatif (250 - 380 volts) et alimente alors le moteur triphasé
synchrone de 55 kW (75 ch) qui entraîne les roues avant de l’HydroGen1. Compte
tenu de l’énorme puissance de traction de ce moteur - il peut fournir un couple
constant de 251 Newton mètre dès sa mise en marche - la transmission ne demande
pas plusieurs rapports comme c’est le cas des véhicules classiques. Elle se contente
d’une unité de réduction intermédiaire à une seule phase qui, avec le moteur, ne pèse
guère plus de 68 kilos. Ce groupe motopropulseur extrêmement efficace permet à
l’HydroGen1 d’un poids de 1.575 kilos (le Zafira produit en série accusant quant à lui
1.425 kilos sur la balance) d’accélérer en 16 secondes environ jusqu’à 100 km/h et
d’atteindre une vitesse de pointe de140 km/h.
Autonomie : la quantité d’hydrogène liquide permet de parcourir 400 kilomètres
La réserve d’hydrogène de l’HydroGen1 est stockée sous forme liquide à une
température de moins 253 degrés Celsius dans un réservoir se composant d’un
récipient en acier inoxydable spécialement conçu à cet effet et constitué de plusieurs
couches d’un tapis en fibre de verre ayant le même effet isolant qu’une couche de
-3polystyrène expansé épaisse de neuf mètres. Ce réservoir, de près d’un mètre de long
et d’un diamètre de 400 millimètres, a une capacité de 75 litres ou de cinq kilos
d’hydrogène. La capacité de ce réservoir situé sous la banquette arrière, devant
l’essieu arrière, permet une autonomie impressionnante de 400 kilomètres. Dans l’état
actuel du développement, une batterie à haute tension, logée sous le plancher du
compartiment à bagages, sert à répondre aux charges maximales dans le système
moteur. Le compresseur d’air assurant l’alimentation en oxygène de la pile et un
brûleur catalytique qui élimine les gaz résiduels de la batterie de piles à combustible
se trouvent dans les environs immédiats.
Progrès : un programme d’essais impitoyable pour l’HydroGen1
Pour les spécialistes du GAPC, la poursuite du développement du véhicule à pile à
combustible ne se cantonne pas à des tests en laboratoire et à des simulations sur
ordinateur dans les instituts de part et d’autre de l’Atlantique, mais s’effectue
également sur la route. Durant plusieurs semaines, l’HydroGen1, nom donné au Zafira
expérimental à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène, a vu son adéquation
routière mise à l’épreuve dans le cadre d’un programme de validation qui diffère peu
des cycles d’essais que subit chaque modèle Opel classique. Les objectifs de cette
impitoyable procédure au centre d’essais Opel à Dudenhofen sont l’optimisation des
caractéristiques routières dynamiques et l’acquisition de nouvelles connaissances sur
le fonctionnement du véhicule à l’hydrogène. Sachant que les clients actuels
n’acceptent aucun compromis en termes de performances et de coût, les ingénieurs
Opel et GM ont fixé un autre objectif à long terme : un véhicule à pile à combustible
produit en série doit afficher un prix aussi favorable qu’un modèle comparable
propulsé par un moteur diesel.
Perspectives : une nouvelle liberté pour les designers et les ingénieurs
Bien qu’il soit surtout axé sur le respect de l’environnement, la protection de nos
ressources naturelles et sur l’économie, l’HydroGen1 possède d’autres
caractéristiques qui contribueront à encourager l’acceptation de ce nouveau type de
véhicule à technologie révolutionnaire - nous voulons parler de la fascination et du
plaisir de conduire. Les designers et carrossiers d’Opel et de GM peuvent tirer parti de
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la décentralisation des groupes motopropulseurs et des opportunités présentées par le
design modulaire des composants, lesquelles leur ouvrent de toutes nouvelles
perspectives en termes de répartition du poids et de l’espace. En d’autres termes, ils
peuvent concevoir des concepts de carrosserie et d’habitacle personnalisés et
capables de répondre à chaque besoin de la société mobile de demain. En utilisant la
plate-forme technologique de la pile à combustible et des unités de propulsion
électrique décentralisées, il sera possible, par exemple, de réaliser des “fun cars”
dotés d’une habitabilité généreuse, tout comme un roadster compact aux propriétés
exemplaires sur le plan de l’environnement.
Les conducteurs habitués aux véhicules d’aujourd’hui seront étonnés de l’aisance avec
laquelle ils s’acclimateront aux futurs véhicules à pile à combustible. La meilleure
preuve en est l’HydroGen1, dont le fonctionnement est dans une large mesure
similaire à celui d’une voiture à transmission automatique, affichant une accélération
puissante et une excellente souplesse. Le facteur le plus insolite pour les profanes
pourrait bien être la sonorité caractéristique du Zafira à pile à combustible.
L’acoustique à bord d’un futur modèle à pile à combustible sera de loin meilleure que
celle des véhicules contemporains, la circulation de l’air dans la batterie de piles à
combustible constituant la principale source de bruits.
L’habitabilité offerte par l’HydroGen1 lève un coin du voile sur les véhicules de demain.
Par rapport au Zafira de série, le compartiment utile a été surélevé de 100 millimètres
et la banquette arrière de 30 millimètres, pourtant le prototype dispose toujours de cinq
places à part entière et d’un généreux espace à l’arrière.
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HydroGen 1 - Caractéristiques techniques
Type
Système d’alimentation
en carburant
Batterie
Moteur/transmission
Poids à vide
Performances
Autonomie
Prototype à 5 places inspiré du monovolume compact Zafira
Réservoir en acier inoxydable d’hydrogène liquéfié, installé sous
la banquette arrière devant l’essieu arrière, longueur/diamètre
1.000/400 mm,
Capacité: 75 litres/5 kilos d’hydrogène
200 piles à combustible montées en série
Tension: 125 - 200 volts,
Longueur/largeur/hauteur : 590/270/550 mm
Moteur électrique triphasé synchrone,
Tension de fonctionnement : 250 - 380 volts,
Puissance: 55 kW/75 ch - 60 kW/82 ch,
Couple: 251 Nm - 305 Nm,
Rapports de réduction simples montés sur le moteur,
Poids total : 68 kg, traction avant
Batterie supplémentaire, installée à l’arrière sous le plancher du
compartiment à bagages, destinée à répondre à de brèves
demandes de puissance maximale
1.575 kg
Accélération de 0 à 100 km/h : 16 secondes
Vitesse de pointe : 140 km/h
400 km