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Waste Heat Integrated Industrialised Trucks and Tractors Engine

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Un moteur auxiliaire qui permet aux camions de convertir leur propre chaleur résiduelle en électricité

Des scientifiques financés par l’UE ont mis au point une technologie de moteur unique susceptible de capter et d’utiliser la chaleur résiduelle des pots d’échappement de millions de véhicules lourds. Ce nouveau système pourrait permettre aux engins d’économiser des centaines de litres de carburant et de réduire leurs émissions de CO2 de 10 %.

Énergie

Les moteurs à combustion interne alimentés par des produits pétroliers ne seront pas mis à la casse de sitôt. On prévoit en effet qu’ils continuent à équiper les véhicules lourds pendant encore au moins les vingt prochaines années. Bien que les systèmes de moteur modernes soient considérablement plus efficaces que leurs prédécesseurs, environ 60 % de l’énergie qu’ils produisent est dissipée en chaleur et ne sert pas à alimenter le véhicule. En capturant et en exploitant cette énergie perdue, le nouveau prototype de WHIITE promet des gains importants en matière de conversion de puissance et de réduction de la consommation de carburant.

Équiper les poids lourds de dispositifs de récupération de la chaleur résiduelle

Les ingénieurs ont conçu un petit moteur auxiliaire pionnier, facile à intégrer dans les systèmes existants (camions et tracteurs), capable de dégager une puissance mécanique supplémentaire sans émettre de gaz. «Notre technologie repose sur un cycle ouvert thermodynamique unique et breveté qui utilise l’air ambiant comme fluide de travail. Grâce à un échangeur de chaleur et à une machine à air chaud, le moteur convertit l’énergie thermique des gaz d’échappement d’un moteur classique en puissance mécanique. Il devient ainsi possible de diminuer de 10 % la consommation de carburant et les émissions de gaz», explique Frédéric Thévenod, coordinateur du projet WHIITE. Les moteurs à combustion interne conventionnels brûlent différents types de carburants (essence, gaz naturel ou biogaz) pour faire tourner un arbre qui fournit l’énergie mécanique nécessaire au déplacement du véhicule. «Notre nouveau prototype de moteur est une machine très simple qui n’utilise que la chaleur comme carburant. Il convertit celle des gaz d’échappement en pression dans le cylindre, ce qui actionne un piston, puis un vilebrequin transforme le mouvement alternatif du piston en mouvement de rotation. Son fonctionnement est similaire à celui d’une cocotte-minute», ajoute Frédéric Thévenod. Le nouveau moteur n’ajoute aucun poids au véhicule car il remplace le compresseur d’air et le refroidisseur de recirculation des gaz d’échappement.

Les prochaines étapes pour accroître le potentiel du marché

Théoriquement, le nouveau système de WHIITE pourrait fonctionner sur tous les camions et tracteurs. Les coûts de production sont réduits dans la mesure où le moteur est construit avec des matériaux conventionnels qui limitent le recours à l’électronique. En utilisant uniquement l’air ambiant, le moteur ne nécessite aucun entretien pendant 1 000 000 km. La seule contrainte est que la chaleur captée doit atteindre au moins 500 degrés Celsius. En fonction du prix du carburant, ce produit peut être rentabilisé en deux ans. «En concevant un prototype qui fonctionne, nous avons fait un grand pas vers la résolution d’un problème majeur en matière de consommation énergétique: le gaspillage de plus de la moitié de l’énergie produite par les véhicules lourds», souligne Frédéric Thévenod. Toutefois, il reste encore beaucoup de travail à accomplir en termes d’ingénierie pour que cette technologie de récupération de la chaleur perdue ait un impact positif sur les poids lourds. «Concevoir un moteur plus compact et adapter son fonctionnement à des températures plus basses (pour qu’il corresponde à celles des gaz d’échappement des camions) seront des étapes préalables pertinentes pour avancer dans cette direction.» Pour l’instant, l’utilisation de la technologie de WHIITE se limite aux systèmes de production d’électricité des applications énergétiques, mais, dans les prochaines années, elle devrait faire son entrée sur le marché des transports. L’ambition du projet est de mettre au point une technologie de référence unique pour la récupération de la chaleur résiduelle produite par les véhicules lourds. «Développer un moteur révolutionnaire, quel qu’il soit, est toujours un grand défi. L’introduire sur un marché de masse très compétitif en est un autre. La première étape a été franchie et nous devons maintenant parvenir à étendre et à améliorer encore la technologie», conclut Frédéric Thévenod.

Mots‑clés

WHIITE, moteur, puissance, chaleur perdue, camion, véhicules lourds, tracteur, récupération de la chaleur perdue, gaz d’échappement, moteurs à combustion interne

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