L’hybridation des véhicules, une combinaison de moteur à combustion et d’énergie électrique, s’est imposée depuis longtemps. Les véhicules hybrides électriques contribuent largement à réduire les émissions dans le trafic routier.
Une propulsion hybride parallèle est utilisée dans la plupart des véhicules électriques hybrides. Dans un véhicule hybride rechargeable, le moteur électrique assure la propulsion seul ou en combinaison avec le moteur à combustion. Si les deux moteurs sont requis, ils travaillent l’un à côté de l’autre, donc en parallèle. Cela permet de déployer une puissance maximale. Dans un véhicule hybride, autant le moteur électrique que le moteur à combustion sont plus petits que dans un véhicule qui ne possède que l’un des deux systèmes.
Dans un véhicule à propulsion hybride sérielle, les deux moteurs (le moteur à combustion et le moteur électrique) ne travaillent pas l’un à côté de l’autre, mais l’un derrière l’autre. En règle générale, le moteur à combustion alimente un générateur électrique en énergie qui à son tour propulse le véhicule ou recharge la batterie. Dans ce cas, le moteur à combustion n’est pas directement relié à la traction. Le principe de l’hybride sérielle est également appliqué pour l’extension d’autonomie (Range Extender) ainsi nommée. Dans ce cas, le véhicule est toujours propulsé au moyen du moteur électrique. Lorsque l’énergie diminue, le moteur à combustion se met en marche et fait office de générateur pour le moteur électrique.
L’électrification des moteurs est une étape importante sur la voie d’une mobilité sans émissions. Toutefois, les personnes qui ne souhaitent ou ne peuvent pas encore passer totalement à la mobilité électrique, ont aujourd’hui déjà la possibilité de se déplacer de manière plus respectueuse du climat. Les technologies modernes rendent les moteurs à combustion plus économes. Dans les moteurs hybrides légers, le moteur à combustion est assisté par un alterno-démarreur et une petite batterie lithium-ion. Sur les chaussées en ligne droite ou en pente, le moteur à combustion s’arrête, de sorte que le véhicule avance «en roue libre». De plus, le système hybride léger récupère l’énergie de freinage. Toutefois, un véhicule hybride léger ne peut pas rouler en mode entièrement électrique.
Les véhicules qui fonctionnent à l’essence et au gaz sont appelés «hybride au gaz». Ils présentent une grande autonomie et sont plus écoresponsables que de purs véhicules à essence ou au diesel, mais ils couvrent un marché de niche.
Le gaz liquéfié provient du butane et du propane. C’est un sous-produit issu de la production de pétrole qui est plus écoresponsable et moins cher que les combustibles fossiles. Toutefois, il n’existe pratiquement pas de voitures départ usine qui peuvent fonctionner au gaz liquéfié. La transformation d’une voiture à essence pour en faire un véhicule bivalent est uniquement rentable pour les grands voyageurs. Un tel véhicule hybride fonctionne par défaut avec du gaz liquéfié. Si le réservoir de gaz est vide, le système passe automatiquement en mode essence. En Suisse, les voitures au gaz liquéfié sont peu répandues car elles n’y sont pas proposées.
On entend par «e-carburants» les carburants synthétiques qui sont produits avec du courant à partir d’eau et de dioxyde de carbone et qui sont climatiquement neutres. L’atout principal des e-carburants réside dans le fait qu’ils pourraient être utilisés pour les voitures avec moteur à combustion actuelles et être vendus via l’infrastructure de stations-service. Aucune transformation ne serait nécessaire et les émissions de CO2 seraient immédiatement réduites dans le monde entier. Toutefois, plusieurs décennies seront encore nécessaires avant que toutes les voitures avec moteur à combustion soient remplacées par des voitures électriques. De plus, les e-carburants seraient également utilisables pour les navires et les avions. Toutefois, la production est pour le moment encore énergivore, fastidieuse et onéreuse, et elle n’est pas subventionnée par les pouvoirs politiques. C’est la raison pour laquelle peu de constructeurs automobiles misent sur cette technologie.
Porsche constitue une exception: avec la collaboration de Siemens Energy et d’autres entreprises internationales, Porsche développe et réalise au Chili un projet pilote qui devrait donner le jour à la première installation d’envergure du monde dans la fabrication de carburants synthétiques et climatiquement neutres. Durant la phase pilote, environ 130 000 l d’e-carburants devraient être produits en 2022. La capacité devrait ensuite être augmentée à environ 55 000 000 l d’e-carburants par an d’ici 2024, et à environ 550 millions à l’horizon 2026. Indépendamment des arguments écologiques, la raison de l’engagement de Porsche est que les voitures roulent très longtemps et font office de véhicules vétérans pendant encore longtemps.
Oliver Blume, le CEO de Porsche, déclare à ce sujet: «La mobilité électrique revêt une priorité absolue chez Porsche. Les e-carburants pour voiture constituent un complément judicieux lorsqu’ils sont produits à des endroits du monde où de l’énergie durable est disponible à profusion. Ils constituent un jalon supplémentaire sur la voie de la décarbonisation. L’avantage réside dans leur facilité d’utilisation: les e-carburants peuvent être utilisés dans les moteurs à combustion et hybrides rechargeables et être commercialisés dans le réseau de stations-service existant.»
Les voitures à pile à combustible font le plein avec de l’hydrogène. Elles sont toutefois considérées comme des voitures électriques parce qu’elles ont un moteur électrique à bord. La pile à combustible joue le rôle d’un convertisseur d’énergie qui transforme l’hydrogène en énergie électrique. Celle-ci actionne finalement le moteur électrique. Comme pour une voiture entièrement électrique, aucune émission locale n’est émise, seule de la vapeur d’eau est produite. L’avantage des voitures fonctionnant à l’hydrogène est que le plein ne prend que quelques minutes aux stations-service à hydrogène spéciales. Et contrairement à l’électricité, l’hydrogène se laisse facilement stocker. Toutefois, le réseau de stations-service n’est pas encore très dense. De plus, seuls six véhicules par heure environ peuvent être réapprovisionnés à une pompe, car une pression suffisante doit être régulièrement obtenue.
L’hydrogène est souvent cité comme étant le carburant du futur. Cependant, la production d’hydrogène est très fastidieuse et énergivore. De plus, son niveau de rendement est bien inférieur à celui de l’électricité. Enfin, il faudrait mettre en place une toute nouvelle infrastructure de stations-service.
L’E85 signifie un carburant qui est composé à 85% de bioéthanol et à 15% d’essence sans plomb 95. Le bioéthanol est un alcool qui est produit à partir de matières résiduelles de l’agriculture et de la sylviculture, de déchets biogènes et de matières premières renouvelables (céréales, betteraves, canne à sucre, copeaux de bois). L’E85 est établi au Brésil, en Suède, en République tchèque et aux États-Unis. Il existe là-bas une série de véhicules qui fonctionnent au bioéthanol: ce sont les «Flex-Fuel-Vehicles» (modèles FFV) ainsi nommés.
Lors de la production de bioéthanol, la cellulose présente dans la biomasse est tout d’abord scindée en termes d’enzymes pour former du glucose. Elle est ensuite fermentée et distillée en bioéthanol avec de la levure. Pour finir, 15% d’essence 95 y sont ajoutés afin d’améliorer la capacité de démarrage à froid du moteur à combustion. Car si on met de l’E85 dans une voiture dotée d’un moteur essence pur, on court le risque d’endommager le moteur. L’utilisation d’éthanol dans les véhicules permet de préserver les réserves de pétrole et de traiter intelligemment les déchets biogènes. Toutefois, des voix critiques s’élèvent contre cette méthode car des surfaces agricoles seraient alors utilisées pour la production de carburant, au détriment des denrées alimentaires.
