Les experts de l'industrie parlent des moteurs à combustion interne à hydrogène dans la décarbonisation

À l'heure où le débat se poursuit sur le rôle à long terme des moteurs à combustion interne (ICE) dans les efforts mondiaux de décarbonisation, l'Engine Technology Forum, une organisation à but non lucratif, a réuni un panel d'experts de l'industrie lors d'un récent webinaire pour discuter de l'avenir de l'hydrogène dans les moteurs à combustion interne en tant que stratégie de décarbonisation.

« Nous envisageons l'avenir des moteurs à combustion interne comme une réduction des émissions, une efficacité accrue et une transition vers des carburants durables et renouvelables », a déclaré Allen Schaeffer, directeur exécutif de l'Engine Technology Forum, en introduction du webinaire. « Et au final, nous le considérons également comme un élément clé de l'avenir énergétique. »

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Jim Nebergall, directeur exécutif de la stratégie de marché chez Cummins, a déclaré que les moteurs à combustion interne à hydrogène sont à la portée du marché.

« Nous pouvons produire à grande échelle d'ici dix ans, car il s'agit d'une technologie conventionnelle », a-t-il déclaré. « Nous savons fabriquer des moteurs – et vous l'entendrez de la bouche de nombreuses entreprises – nous savons comment faire fonctionner des moteurs avec ce carburant. »

Nebergall a ajouté que ses échanges avec les utilisateurs finaux ont révélé que beaucoup sont enthousiasmés par les moteurs à combustion interne à hydrogène, car « c'est la solution la plus proche du diesel, performante, qui fournit la puissance et le couple nécessaires. Elle peut fonctionner dans les environnements et les équipements existants. »

Ivan Tate, responsable de l'ingénierie des produits pour l'Amérique du Nord chez FPT Industrial, a qualifié les moteurs à combustion interne à hydrogène de « progrès technologique naturel » par rapport aux autres moteurs, tels que ceux alimentés au gaz naturel.

Johnson Matthey, spécialiste du post-traitement, a également participé à la table ronde. « L'hydrogène propre joue un rôle essentiel dans un avenir bas carbone, notamment dans les secteurs où il sera difficile de décarboner autrement », a déclaré Louise Arnold, directrice de la gamme de produits Light Duty chez Johnson Matthey.

Selon Dmitri Konson, vice-président de l'ingénierie mondiale chez Tenneco, spécialiste des technologies de transmission, les moteurs thermiques à hydrogène sont essentiels à l'avenir de la mobilité. « Nous les considérons comme l'étape la plus pragmatique à court terme vers la décarbonation des flottes commerciales et des engins tout-terrain. »

Avantages en matière d'émissions

L'un des principaux avantages cités par les intervenants lors du webinaire concernait les émissions. M. Nebergall a expliqué que, dans le cas de l'hydrogène vert, produit à partir d'énergies renouvelables, l'hydrogène carburant utilisé dans les moteurs à combustion interne constitue une solution zéro carbone sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement.

« Si l'énergie utilisée pour créer le carburant est renouvelable, il s'agit d'une histoire de zéro émission de carbone du puits à la roue et d'une histoire de zéro émission de carbone au pot d'échappement », a-t-il déclaré.

Arnold a déclaré que l’un des avantages de l’hydrogène comme carburant est qu’il peut presque remplacer les combustibles fossiles actuels.

Je dis presque – il y a beaucoup à faire – mais son utilisation est très similaire à celle du diesel. Il peut donc nous aider à atteindre un avenir encore plus sobre en carbone que celui que nous envisageons actuellement.

Nebergall a souligné que l'hydrogène carburant présente intrinsèquement des émissions d'oxydes d'azote (NOx) plus faibles. « Par conséquent, la technologie de post-traitement nécessaire pour réduire davantage les NOx nécessite moins d'efforts pour éliminer les NOx finaux. »

En ce qui concerne le post-traitement, Arnold a développé l’approche.

« Le catalyseur d'oxydation gère les fuites d'hydrogène », explique-t-elle. « Il purifie ensuite les gaz d'échappement pour les introduire dans l'étape de réduction à l'urée. Il pourrait également y avoir un catalyseur d'ammoniac (ASC), qui gérerait potentiellement toute surinjection d'urée. »

Arnold a indiqué que l'étape finale consisterait en un petit filtre à particules destiné à éliminer les particules générées par le moteur ou issues du système de post-traitement lui-même. Elle a ajouté que Johnson Matthey travaillait avec ses clients sur différentes variantes de cette approche, destinées à répondre à des besoins spécifiques.

Konson a déclaré que les émissions minimales de NOx provenant de l'hydrogène ne sont pas un produit du carburant lui-même, qui ne contient pas d'azote.

« Le seul azote réellement présent dans les gaz d'échappement est celui de l'air entrant dans le moteur lors de la combustion », a-t-il expliqué. « La quantité d'azote est donc faible. »

Préoccupations liées à l'immobilier

L'un des défis liés à l'hydrogène est de garantir que le véhicule ou la machine puisse stocker suffisamment de carburant pour fonctionner efficacement. Nebergall a indiqué que Cummins envisageait d'avoir environ 80 kg d'hydrogène à bord d'un véhicule, ce qui lui donnerait une autonomie équivalente à environ 800 kilomètres.

« Ces 80 kg, nous pensons pouvoir les emballer comme un camion classique à l'arrière de la cabine », a-t-il déclaré. « Cela ressemblerait beaucoup à un camion au gaz naturel. On ne verrait même pas la différence en regardant les réservoirs, même si leurs parois sont plus épaisses en raison de la pression plus élevée, et leur poids sera plus élevé. »

Selon Nebergall, le poids total ajouté à un camion entre le carburant et les réservoirs est d'environ 2 500 livres. Il a ajouté l'espoir que les autorisations du Département des Transports des États-Unis (DOT) pour les technologies alternatives, telles que celles pour le gaz naturel, s'appliqueraient également à l'hydrogène.

Tate a ajouté que s'il est relativement facile de trouver de la place sur un camion routier pour le carburant à hydrogène, il y a plus de défis avec les équipements hors route.

« Si l'on considère nos gros consommateurs tout-terrain, ils consomment 1 000 litres de carburant en une seule fois, en une seule opération, en une seule journée », a-t-il déclaré. « Nous avons encore des préoccupations concernant l'emballage. Et les récipients cylindriques sont certainement plus difficiles à emballer également. »

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