Les nouveaux systèmes de propulsion envisageable pour les véhicules urbains

Potential New Proplusion Systems for Urban Vehicles

IFP

Résumé

On demande de plus en plus aux véhicules particuliers utilisés en zone urbaine de répondre à un certain nombre de contraintes relatives à la pollution, au bruit et aux économies d'énergie. Il convient donc d'examiner les différents modes de propulsion qui peuvent être retenus en les classant en deux grandes catégories les systèmes thermomécaniques et les systèmes électrochimiques. Les systèmes thermomécaniques, et parmi eux les moteurs à explosion, présentent l'avantage de disposer à la fois d'une puissance massique élevée et d'une énergie massique importante grâce aux possibilités de stockage qu'offrent les hydrocarbures légers. Dans ces conditions il apparaissait tentant, au moins en première étape, d'adapter les moteurs à explosion classiques aux exigences nouvelles en matière d'environnement et d'économie et ceci d'autant plus que ce type de moteur couvre à l'heure actuelle et pour plusieurs années encore la quasi-totalité du parc automobile. Un effort de recherche important a déjà permis de réduire dans une forte proportion les émissions de polluants par l'adaptation de nouveaux modes de combustion ou par l'utilisation de pots catalytiques. Cet effort s'étend d'ailleurs à l'étude d'autres convertisseurs thermomécaniques, tels que le moteur Stirling, qui conjugue les avantages d'un rendement plus élevé à celui d'une pollution réduite, et tels que le moteur à vapeur handicapé cependant par un rendement et une puissance massique faibles. Mais les systèmes thermomécaniques ne peuvent satisfaire à la fois toutes les exigences précédentes. C'est pourquoi on s'oriente vers l'emploi de sources électrochimiques, qui suppriment les deux nuisances pollution et bruit et sont généralement très bonnes du point de vue du rendement global. Le principal écueil concerne le problème du stockage de l'énergie électrique. Bien que des progrès importants aient été obtenus avec les solutions classiques (accumulateurs au plomb), un accroissement de l'énergie massique apparaît indispensable à terme. Aussi d'imortantes recherches sont-elles actuellement engagées dans le domaine des nouveaux générateurs électrochimiques : accumulateur sodium-soufre, pile zinc-air et enfin pile hydrogène-air appelée à un développement important compte tenu du rôle important que l'hydrogène peut être appelé à jouer au cours des prochaines années en tant que vecteur chimique de l'énergie nucléaire ou moyen de stockage de l'électricité.

Abstract

The growing trend is ta require private vehicles used in urban areas to meet a certain number of constraints having ta do with pollution, noise and energy conservation. As a result, a survey should be made of the different propulsion systems possible, by classifying them in two categories : (I) thermomechanical systems and (2) electrochemical systems. Thermomechanical systems, including explosion engines, have the advantage of having both a high weight-power ratio and a high energy-per-weight ratio as the result of the storag e possibilities inherent in light hydrocarbons. Under such conditions, it has seemed like a good idea, at leost in an initial phase, ta adapt conventional explosion engines ta the new environmental and economical requirements, especially since such engines, at present and for several more years, cover almost all of the automotives vehicles in service. Extensive research has been done and has already resulted in a great reduction in pollutant emissions through the use of new combustion methods or by using catalytic exhaust converters. This effort, merecver, extends to research on other thermomechanical converters such as the Stirling engine which combines the advantages of greater efficiency and reduced pollution, or else such as the steam engine which, nonetheless, is handicapped by its low efficiency and weight-power ratio. However, thermomechanical systems cannot fulfill all the above requirements at the same time. This is why there is a growing tendency ta use electrochemical power sources which do away with both pollution and noise while in general being very advantageous from the standpoint of overall efficiency. The main stumbling block has ta do with the problem of storing electric energy. Even though great advances have been made in conventional solutions (lead storage batteries), an increase in the energy per weight oppears ta be indispensable in the long run. Therefore,extensive research is now being done in the field of new electrochemical generators such as the sodium-sulfur storage battery, the zinc-air fuel cell and the hydrogen-oir fuel cell. The last of these such generators will certoinly become quite widesprecd cn account of the important role that hydrogen may be called upon ta play in the years to come as a chemical vector for nuclear energy or as a mean of electricity storage.