Ce genre de véhicule améliore la consommation lorsque l’on doit ralentir ou s’arrêter souvent comme dans les villes ou les bouchons par exemple. Mais ce qui semble plus intéressant c’est un véhicule principalement électrique avec un moteur thermique d’appoint.
Les moteurs thermiques ne fonctionnent bien que si leur régime est relativement élevé. Le moteur à combustion interne de nos voitures est l’un des plus souple de ce point de vue ce qui explique son succès. Mais il a quand même fallu lui adjoindre une boite de vitesse et un embrayage pour qu’on puisse l’utiliser pour cet usage. D’autres moteurs comme le moteur de Stirling doivent fonctionner à régime constant mais ont un meilleur rendement.
Le véhicule familial devrait n'être propulsé que par des moteurs électriques ce qui permet de supprimer la boîte de vitesse et l’embrayage. Un moteur de Stirling pourrait recharger les batteries pour permettre les longs déplacements.
Ce moteur thermique n’a pas besoin d’être aussi puissant que s’il était le mode de propulsion principal, il lui suffit d’avoir la puissance moyenne nécessaire pour le déplacement et même un peu moins si on fait l’hypothèse que l’on part avec des batteries chargées.
Pour les véhicules actuels, la puissance moyenne utilisée est de l’ordre de 15% de la puissance maximum disponible. Le moteur envisagé pour recharger les batteries d’une berline familiale pourrait être comparable à un moteur de moto en masse et encombrement.
Finalement la motorisation ne serait pas plus lourde en additionnant les moteurs électriques et le moteur thermique d’appoint, et l’économie de masse sur la boîte de vitesse et sur l’embrayage compenserait en partie la masse des batteries.
Ce véhicule hybride aurait une autonomie suffisante pour faire les petits trajets quotidiens uniquement sur batteries, et la possibilité d’être utilisé pour de plus long trajets en minimisant l’usage des combustibles fossiles. Ce véhicule est à vocation familiale et utilise des batteries haute performance.
L'hydrogène à la demande
Dans "valoriser les déchets" on propose un cycle Ethanol avec reformeur et récupération du gaz carbonique pour résoudre en partie le problème du transport de l’hydrogène dans un véhicule. Cette approche illustre l’idée d’hydrogène à la demande par opposition à l’approche qui consisterait à embarquer de l’hydrogène pur. Cette idée c’est d’avoir un cycle industriel de production de l’hydrogène, qui ne génère pas de gaz carbonique, dont une partie, la plus simple possible, est réalisée dans le véhicule.
Mais la décomposition du méthanol en vue de produire de l’hydrogène est génératrice de gaz carbonique. On montre plus loin qu’il y a un petit avantage à comprimer ce gaz carbonique plutôt que l’hydrogène correspondant, mais en généralisant l’idée il est possible de trouver des procédés qui simplifient la partie à traiter dans le véhicule et tel que le cycle complet soit économiquement viable.
Il existe des projets d’utilisation du bore. Celui-ci pourrait interagir avec de l’eau pour produire de l’hydrogène et de l’oxyde de bore. Un procédé industriel externe, consommateur d’énergie (de préférence non carbonée) permettrait de régénérer le bore à partir de l’oxyde de bore.
Ce type de cycle industriel dit thermochimique consiste en une suite de réactions chimiques aboutissant à la dissociation de l'eau avec recyclage des réactifs intermédiaires. Il existe trois cycles :
• le cycle Iode-Soufre,
• le cycle Brome-Soufre
• et le cycle de Westinghouse (Sulfure hybride).
Le cycle Iode Soufre est seulement thermochimique alors que les deux autres cycles incluent une électrolyse.
Le cycle Iode-Soufre qui est assez complexe du point de vue chimique semble avoir été prouvé du point de vue de la viabilité. Les réactions chimiques qui le caractérisent sont les suivantes :
(1) 9 I2 + SO2 + 16 H2O→ (2HI + 10H2O + 8I2) + (H2SO4 + 4H2O) -- [120°C]
(2) 2 HI → H2 + I2 -- [220-330°C]
(3) H2SO4 → SO2 + H2O + ½ O2 -- [850°C]
La réaction (2) qui est légèrement endothermique pourrait être réalisée dans un véhicule. Il suffirait de chauffer l’hydrure d’iode jusqu’à la température requise pour produire l’hydrogène nécessaire à la propulsion. On récupèrerait alors le di-iode (I2) pour le recycler.
La faisabilité industrielle semble avoir été prouvée par le japon qui a construit une unité pilote sur ce principe [H. Nakajima, K. Ikenoya, K. Onuki et al. – “Closed-Cycle Continuous Hydrogen Production Test by Thermochemical S_I Process”, Kagaku Kogaku Ronbunshu, 24 (1998) 352 (en Japonais)].
Ce procédé ne nécessite pas d'électrolyse et donc évite les pertes dues au passage de la chaleur à l’électricité. C’est un des procédés qui serait compatible avec l’utilisation directe de la chaleur d’un réacteur nucléaire. Il peut aussi utiliser la chaleur d’un four solaire.
