24h Le Mans
CENTENAIRE DES 24 HEURES – UNE HISTOIRE D’INNOVATIONS Avec l’actuel tournant écologique, il est impératif d’imaginer de nouvelles technologies pour propulser les voitures en les décarbonant (réduction du CO2) et en éliminant au maximum les particules fines. Avec les 24 Heures du Mans, qui ont toujours représenté un formidable banc d’essais pour les technologies de l’avenir, l’ACO s’engage résolument dans cette voie.
Malheureusement les choses sont compliquées… Faire la course avec des voitures électriques ? Zéro émissions, de grandes puissances possibles : cela aurait tout pour plaire, hormis l’absence du bruit des moteurs à combustion interne auquel les fans sont toujours attachés.
Mais l’évolution des batteries reste insuffisante. Elles présentent deux défauts majeurs : elles sont trop lourdes d’une part, et demeurent beaucoup trop longues à recharger d'autre part. Toutes les tentatives sur ce plan-là se sont heurtées à un échec. Pour mémoire, les Formule E (championnat du monde FIA pour monoplaces 100 % électriques, ndlr) ne dépassent pas une heure de course. Alors pour rouler 24 heures, point de solution.
Il faut donc trouver une alternative, et les ingénieurs se tournent vers l’hydrogène.
Une pile à combustible (ou PAC) aspirant de l’hydrogène comme carburant et l’oxygène de l’air comme comburant produit de l’électricité par une réaction chimique, avec de l’eau comme seul résidu ! Le bilan écologique est donc extrêmement favorable. L’électricité produite par la PAC permet alors d’alimenter un, voire plusieurs moteurs électriques. Lors des phases d’accélération, on augmente le débit d’hydrogène et celui de l’air en conséquence via une turbopompe et on le diminue en ralentissant. Du fait d’un temps de réponse assez important, on utilise une batterie tampon pour disposer plus rapidement d’électricité et la stocker au freinage (régénération d’énergie par le moteur électrique). L’hydrogène apporte alors à la voiture électrique la rapidité de recharge qu’elle recherche, puisque celle-ci se fait dans un temps similaire au remplissage d’un réservoir d’essence…
La PAC consomme donc de l’hydrogène comme carburant. Mais un premier problème est que ce gaz n’existe pas à l’état naturel. Il faut le produire (par réaction chimique ou électrolyse), puis le stocker. Et les ingénieurs se heurtent au deuxième défaut de ce gaz : son volume. Il doit pourtant être stocké dans des réservoirs de dimensions compatibles avec l’automobile. Il va falloir alors compresser ce gaz jusqu’à 700 bars (soit 700 fois la pression atmosphérique) dans des réservoirs cylindriques afin de bien supporter cette pression. Et dans ces réservoirs, on ne pourra introduire que quelques kilos d’hydrogène pour rouler au moins une heure…
Pour examiner les éléments nécessaires devant constituer un prototype appelé à disputer les 24 Heures du Mans, Green GT, TotalEnergie et l’ACO ont construit une voiture. Celle-ci a fait de multiples séances d’essais, de nombreuses démonstrations, et même participé à quelques courses de l’European Le Mans Series, avec des performances similaires à un prototype de la catégorie LMP2. Il a fallu optimiser les dimensions et le poids de la PAC, celui des batteries tampon, la taille et la position des réservoirs, les temps de réponse de l’ensemble d’alimentation réalisé par les turbopompes, etc.
La PAC n’est pas une solution unique. D’autres ingénieurs ont travaillé sur le remplacement de l’essence par de l’hydrogène pour alimenter un moteur à combustion interne. Pour cela il faut adapter le moteur pour tenir compte des caractéristiques de l’hydrogène : gros volumes d’admission, culasses différentes, systèmes de compression adaptés… Ce type de moteur à combustion ne produit pas de CO2, contrairement au moteur à essence traditionnel. Les autres émissions sont également au plus bas comme les particules fines (- 80%) et les NOX (- 50%). Oreca, bien connu pour ses prototypes LMP2, a développé un banc d’essais pour ce type de moteur. De son côté, Ligier a annoncé ces dernières semaines vouloir produire la JS2 R, sa GT de compétition, équipée du moteur V6 actuel adapté pour le passage à l’hydrogène. Baptisée JS2RH2, elle sera présentée dans le cadre du Centenaire des 24 heures du Mans le 8 juin prochain.
Bientôt, ces techniques à hydrogène auront l’occasion de s’affronter sur la piste du Mans. L’ACO admettra rapidement au départ ces types de voitures à hydrogène, qu’elles soient équipées d’une PAC ou d’un moteur thermique.
C’est ce que le président de l’ACO Pierre Fillon a annoncé le 23 mai 2023, avec la création d’une catégorie prototype Hydrogène, autorisant les deux types de motorisation à horizon 2025-2026.
PHOTOS : LE MANS (SARTHE, FRANCE), CIRCUIT DES 24 HEURES, 24 HEURES DU MANS 2019-2022 - Le prototype à hydrogène de l'ACO a connu deux générations, réunies sur la photo du haut, et en piste en 2019 (au centre) et 2022 (ci-dessus).
