Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney a trouvé un moyen de faire fonctionner un moteur diesel avec un mélange de diesel et d’hydrogène, réduisant considérablement ses émissions.
Pourquoi avons-nous même besoin d’un moteur hybride diesel-hydrogène alors qu’il existe déjà de nombreux excellents véhicules électriques ? Les véhicules électriques sont certainement parfaits pour les ménages, mais ils ne correspondent toujours pas aux performances des moteurs diesel lourds dans certains contextes, tels que l’exploitation minière, le transport longue distance, la production d’électricité et l’agriculture.
À l’heure actuelle, il y a 26 000 trains aux États-Unis qui roulent au diesel, et il y a potentiellement des millions de camions, de générateurs et d’autres équipements de qualité industrielle qui nécessitent du diesel pour offrir des performances optimales. Il faudra peut-être des décennies pour que la technologie des véhicules électriques remplace les moteurs diesel dans ces industries. Bien qu’il soit facile pour une personne normale de vendre une vieille voiture et d’acheter un nouveau véhicule électrique, de tels changements ont un coût élevé pour les industries.
Nous serons donc probablement coincés avec des moteurs diesel pendant un certain temps. Et s’il y avait un moyen de réduire le CO2 les émissions de leurs équipements existants de 85 % ?
C’est ce que promet la technologie de moteur hybride hydrogène-diesel de l’UNSW. Les chercheurs affirment que leur moteur diesel modifié peut fonctionner à 90 % d’hydrogène avec une efficacité améliorée de plus de 26 %. Dans un communiqué de presse, Shawn Kook, l’un des auteurs de l’étude et professeur à l’UNSW, a déclaré: « Nous avons montré que nous pouvons prendre ces moteurs diesel existants et les convertir en moteurs plus propres qui brûlent de l’hydrogène. »
Il a ajouté : « Cette nouvelle technologie réduit considérablement le CO2 émissions des moteurs diesel existants, cela pourrait donc jouer un rôle important dans la réduction de notre empreinte carbone, en particulier en Australie avec toutes nos industries minières, agricoles et autres industries lourdes où les moteurs diesel sont largement utilisés.
Un système à double carburant
Un véhicule propulsé au diesel possède une unité d’injection diesel qui libère du carburant dans la chambre de combustion. Le piston du moteur comprime le mélange air-carburant à une pression et une température élevées, ce qui le fait s’enflammer. Cela crée la pression qui alimente le moteur.
Au cours de ce processus, un moteur diesel produit du dioxyde de carbone et des NOx (oxydes d’azote), qui sont nocifs pour notre environnement. Les chercheurs affirment que le mélange direct d’hydrogène et de diesel dans la chambre de combustion augmenterait la pollution par les NOx. Afin de surmonter ce problème, ils ont développé un système bicarburant hydrogène-diesel qui utilise une unité d’injection directe d’hydrogène haute pression temporisée à l’intérieur d’un moteur diesel déjà équipé d’une unité d’injection diesel.
Selon Kook et son équipe, la concentration d’un gaz – l’hydrogène, dans ce cas – peut être amenée à varier dans différentes sections de la chambre de combustion. Ces variations peuvent affecter les réactions chimiques et contrôler la quantité de NOx produite par le moteur. Les chercheurs ont utilisé le moment de l’injection d’hydrogène pour limiter la production de NOx.
En utilisant de l’hydrogène comme 90 % du carburant, ils ont pu limiter le CO du moteur2 gaz d’échappement à seulement 90 g par kWh. Cela représente 86 % de dioxyde de carbone en moins qu’un moteur diesel standard ne dégagerait. En outre, les émissions de NOx ont également été réduites de manière significative. « Nous avons montré dans notre système que si vous le rendez stratifié, c’est-à-dire que dans certaines régions, il y a plus d’hydrogène et dans d’autres il y a moins d’hydrogène, alors nous pouvons réduire les émissions de NOx en dessous de celles d’un moteur diesel pur », a déclaré Kook. .
Bien qu’il ait fallu 18 mois aux chercheurs pour développer leur premier moteur hybride, ils affirment qu’ils peuvent désormais transformer n’importe quelle conception de moteur diesel en un système bicarburant en quelques mois.
Conceptions de moteurs hybrides simplifiées
Les méthodes traditionnelles de production d’hydrogène impliquent l’oxydation des hydrocarbures qui conduisent au CO2 émissions. Cependant, si l’hydrogène est produit à partir d’énergie renouvelable, il peut être une source d’énergie beaucoup plus propre que l’électricité du réseau. Bien qu’il y ait encore des émissions associées à l’utilisation du carburant diesel, c’est un compromis face aux défis du recyclage des batteries au lithium.
La vision derrière le système de moteur à injection directe hydrogène-diesel est de fournir aux industries une solution pratique à leur problème d’émissions de carbone. Les sociétés minières qui utilisent une variété de machines et d’équipements à base de diesel génèrent à elles seules jusqu’à 7 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Alimenter la croissance de ces secteurs avec de l’hydrogène pourrait améliorer considérablement la santé de notre planète.
Kook et ses collègues ont déjà breveté leur système bicarburant à injection directe hydrogène-diesel et prévoient de le commercialiser d’ici un an ou deux.
Journal international de l’énergie hydrogène, 2022. DOI : 10.1016/j.ijhydene.2022.08.149
Rupendra Brahambhatt est une journaliste et réalisatrice expérimentée qui couvre l’actualité scientifique et culturelle pour les agences de presse et les magazines du monde entier.