BMW Hydrogen Série 7

ESPACE TECHNOLOGIE

Prix : Non communiqué

FICHE TECHNIQUE

Moteur

Type 6 cylindres – 24 soupapes injection directe essence et injection indirecte hydrogène
Cylindrée 5972 cm³
Puissance maxi 260 ch à 5100 tr/min
Couple maxi 39.80 mkg à 4300.00 tr/min

Dimensions

Longueur 5.18 m
Largeur 1.90 m
Hauteur 1.49 m

Poids

Total 2460 kg

Capacités

Coffre de 225 à 0 dm³
Réservoir 74 L
Nb de places 4

Performances

Vitesse maxi 230 km/h
0 à 100 km/h 9.50 s

Environnement

Emission CO2 0 g/km

Consommations (L/100km)

Extra-Urbaine 0.00
Urbaine 0.00
Mixte 0.00
Essai 13.90

Hydrogénèse

Voyez les caractéristiques de cette BMW Série 7 : moteur 12 cylindres en V de six litres, 24 soupapes, 260 chevaux (seulement), vitesse maximale (bridée) de 230 km/h et 5 grammes de CO2 rejetés par kilomètre. Incompatible, impossible d'annoncer un taux de CO2 aussi ridicule pour une voiture qui devrait plutôt se positionner dans la classe la plus médiocre en terme d'émission. La réponse est que cette Série 7 n'est pas une simple Série 7 mais une Série 7 équipée d'un dispositif particulier alternatif à l'essence traditionnelle. Cette BMW Hydrogen 7, comme son nom l'indique, roule à l'hydrogène. C'est tout simplement bluffant…

Le H, elle aime

La plupart des constructeurs travaillent sur les motorisations à l'hydrogène et particulièrement sur la pile à combustible. BMW a débuté depuis quelques années son programme "EfficientDynamics" dont le but est de réduire les émissions polluantes et la consommation sans nuire au plaisir de conduite. On l'a notamment expérimenté au volant des 118 et 120d. Associé à ce programme, le projet "CleanEnergy" se penche depuis le début des années 80, sur l'hydrogène. Dès 1984, une Série 7 pouvait rouler indifféremment à l'essence ou à l'hydrogène. Le principe est de mélanger l'hydrogène avec l'air de façon analogue à un mélange essence - air, et de brûler ce mélange grâce à une bougie. Le principe du moteur thermique est inchangé. Dans le cas de BMW, le bloc est un moteur quatre temps à classique combustion interne, le même qui se nourrit d'essence sans plomb. D'ailleurs, la BMW est une espèce d'hybride puisqu'elle conserve son réservoir et son alimentation en essence. Un deuxième réservoir, sorte de bouteille thermos géante en forme de cocotte minute, est placé derrière la banquette arrière. Il alimente le moteur en hydrogène. Avant d'entrer un peu plus dans la technique, le meilleur moment est de tester la voiture. BMW a produit cent Hydrogen 7 en 2006 qui parcourent le monde. Figurez vous que non seulement j'ai pu conduire une de ces voitures, mais j'ai pu rouler sur route ouverte, dans le flot de la circulation. Basée sur la Série 7 remodelée, l'Hydrogen 7 ne se distingue de sa jumelle que par quelques signes extérieurs. La deuxième trappe sur le montant de pavillon très peu discrète, une autre trappe à peine visible sur le toit et le bouclier arrière laissant quelques ouïes supplémentaires sont les principaux signes du passage à l'hydrogène. L'intérieur de l'Hydrogen 7 est rigoureusement identique à celui de la Série 7. Les seuls signes de l'alimentation propre se voit au renflement de la lunette arrière du fait de la présence du réservoir, qui gène un peu la visibilité et du bouton H2 sur le volant. Précision nécessaire, l'Hydrogen 7 démarre sur le mode hydrogène afin de chauffer le moteur et éviter un taux élevé de CO2 s'il avait démarré à l'essence. L'opération se fait sans clé par pression sur bouton poussoir. Excepté un bruit très science fiction, le moteur démarre et après, libre à vous de connecter l'une ou l'autre des alimentations. Il suffit pour cela de presser le bouton situé sur le volant. Ce changement de mode peut se faire en roulant, les deux jauges indiquent sur le combiné d'instruments les deux niveaux en carburant et l'indicateur central précise si on a activé l'alimentation en hydrogène. Pour avoir parcouru une centaine de kilomètres, aussi bien en ville que sur autoroute ou encore sur les petites routes des Alpilles, on ne détecte absolument aucune différence entre les deux carburants. La BMW réagit aussi vivement en démarrage ou en vitesse élevée à l'hydrogène qu'en essence. La connexion d'un mode à l'autre est d'une simplicité déconcertante. Bref, si ce n'était la décoration extérieure vantant les mérites écologiques de notre BMW, nous serions passés inaperçus. Après un parcours, la tache sur le goudron visiblement générée par le pot d'échappement ne doit pas générer d'inquiétude, c'est tout simplement de la vapeur d'eau. Le principe de la combustion de l'hydrogène génère de l'eau (rappelez vous les cours de chimie et la formule de l'eau : H2 + ½ O2). Les cinq grammes de CO2 rejetés ne sont en fait dus qu'aux lubrifiants. Le moteur V12 et la Série 7 ont été retenus par BMW comme démonstrateurs mais rien n'interdit de passer à une catégorie plus modeste largement plus diffusée comme une Série 3 et un moteur à quatre ou six cylindres. Les chambres de combustion du V12 de l'Hydrogen 7 sont alimentées en injection directe dans le cas de l'essence et en injection indirecte (le mélange s'effectue dans les tubulures d'admission) pour l'alimentation à l'hydrogène. Le moteur a été adapté à ce fonctionnement bivalent, en adoptant des nouveaux injecteurs. De même, pour tenir compte du fait que l'hydrogène s'enflamme plus facilement et brûle plus rapidement que l'essence, le cerveau du moteur gère la commande (variable) des arbres à cames de façon à retarder au maximum, en mode hydrogène, l'entrée du mélange dans la chambre de combustion. Les pistons ont également été revus avec l'ajout de canaux de refroidissement pour baisser la température élevée générée par la combustion du mélange. Les adaptations pour que le système d'alimentation et de gestion soit bivalent sont parfaitement "transparentes" pour le conducteur qui se contente, si j'ose dire, de presser un bouton. Il est évident que ces belles prestations très encourageantes supposent quelques contraintes de taille en 2007. Pour des raisons pratiques de volume réduit, l'hydrogène est stocké sous forme liquide. Pour obtenir cet état, l'hydrogène liquide est refroidi à -253°C ou 20 K, c'est-à-dire vingt degrés au dessus du zéro absolu. Et là, cela génère forcément des conditions particulières de stockage et de transport. Pour cela, BMW s'est associé à des spécialistes : LINDE pour la production de l'hydrogène et TOTAL pour sa distribution. Le réservoir, conçu par LINDE, est constitué d'une double paroi séparée par un isolant permettant de maintenir la température froide. Bien entendu, il faudra passer les craintes psychologiques d'avoir un thermos dans son habitacle. BMW a déjà testé son réservoir dans des conditions extrêmes comme le feu. L'hydrogène en se réchauffant reprend son naturel état gazeux et s'échapperait par la trappe de toit en cas de fuite. La voiture a été testée dans des configurations extrêmes au froid et surtout au chaud dans le désert. Tout a été prévu, en cas de léger réchauffement de l'hydrogène, celui-ci créé une aspiration d'air extérieur par une des ouïes du bouclier arrière (effet Venturi pour les amateurs). Le mélange passe dans un catalyseur qui transforme le mélange en vapeur d'eau rejetée par l'autre ouïe du bouclier. Aucun échappement d'hydrogène n'est admis. Le réservoir contient huit kilogrammes d'hydrogène liquide, ce qui correspond environ à un volume de 160 litres, ce qui donne une autonomie de 200 kilomètres (soit une consommation d'à peu près 80 litres aux cent kilomètres) qui apparaît encore faible pour une utilisation courante. Bien entendu, le réservoir d'essence permet de compléter l'autonomie de 700 kilomètres supplémentaires et donc de retrouver une "station hydrogène" (il faudra bientôt bannir le mot station essence de son vocabulaire). Dans ce domaine, tout est à créer ou plus exactement à démocratiser puisqu'il existe déjà des stations services plutôt expérimentales et à usage spécifique en Allemagne et en Suède. Usine à gaz me dire vous ? L'utilisation courante est aussi simple et le remplissage du réservoir n'est guère plus compliqué qu'avec de l'essence. Pour montrer justement que tout un chacun peut le faire, BMW nous a fait une démonstration. La station service est une remorque citerne de camion dans laquelle est stocké l'hydrogène liquide, de la même façon qu'on stockerait de l'oxygène liquide. Le conducteur ouvre la trappe automatiquement pour libérer l'orifice de remplissage. Il s'agit ensuite d'empoigner le gros pistolet, la manutention sera soulagée par des vérins (ce sera peut être le retour des pompistes). Connecter le pistolet à l'entrée du réservoir et attendre. Le plein du réservoir se fait en huit minutes et c'est tout. TOTAL aura donc pour mission de démocratiser les stations service. Aujourd'hui le prix de revient est encore élevé et peu compétitif en comparaison avec l'essence traditionnelle. On estime à huit Euros le kilo d'hydrogène (soit à peu près deux fois plus cher que le pétrole). La démonstration automobile est faite côté BMW, il reste maintenant à mettre en place l'infrastructure pour produire et livrer l'hydrogène liquide, qui est déjà utilisé dans l'industrie (spatiale notamment). L'autre défi est de produire l'hydrogène de façon écologique sinon la solution ne présente aucun intérêt. Le but est d'apporter de l'énergie pour séparer l'oxygène de l'hydrogène à partir d'eau, principe appelé électrolyse. Le courant nécessaire peut être produit écologiquement à partir de centrales solaires, éoliennes ou hydrauliques (voire nucléaires). Les autres moyens, encore actuellement utilisés, utilisent un apport de chaleur souvent produit à base de pétrole ou de charbon. Il faudra passer le pas et rendre économique une sorte de cercle vertueux à base d'eau : on crée de l'hydrogène à partir d'eau, lequel en brûlant redonne de l'eau. La source apparaît inépuisable. La Californie possède quelques stations, le Japon souhaite utiliser ce carburant pour ses trains (hybrides) et même les J.O. de Pékin utiliseront plus de 3.000 véhicules à hydrogène.

Pot à eau

L'intérieur de l'Hydrogen 7 est rigoureusement identique à celui de la Série 7. Les seuls signes de l'alimentation propre se voit au renflement de la lunette arrière du fait de la présence du réservoir, qui gène un peu la visibilité et du bouton H2 sur le volant. Précision nécessaire, l'Hydrogen 7 démarre sur le mode hydrogène afin de chauffer le moteur et éviter un taux élevé de CO2 s'il avait démarré à l'essence. L'opération se fait sans clé par pression sur bouton poussoir. Excepté un bruit très science fiction, le moteur démarre et après, libre à vous de connecter l'une ou l'autre des alimentations. Il suffit pour cela de presser le bouton situé sur le volant. Ce changement de mode peut se faire en roulant, les deux jauges indiquent sur le combiné d'instruments les deux niveaux en carburant et l'indicateur central précise si on a activé l'alimentation en hydrogène. Pour avoir parcouru une centaine de kilomètres, aussi bien en ville que sur autoroute ou encore sur les petites routes des Alpilles, on ne détecte absolument aucune différence entre les deux carburants. La BMW réagit aussi vivement en démarrage ou en vitesse élevée à l'hydrogène qu'en essence. La connexion d'un mode à l'autre est d'une simplicité déconcertante. Bref, si ce n'était la décoration extérieure vantant les mérites écologiques de notre BMW, nous serions passés inaperçus. Après un parcours, la tache sur le goudron visiblement générée par le pot d'échappement ne doit pas générer d'inquiétude, c'est tout simplement de la vapeur d'eau. Le principe de la combustion de l'hydrogène génère de l'eau (rappelez vous les cours de chimie et la formule de l'eau : H2 + ½ O2). Les cinq grammes de CO2 rejetés ne sont en fait dus qu'aux lubrifiants.

CV du moteur

Le moteur V12 et la Série 7 ont été retenus par BMW comme démonstrateurs mais rien n'interdit de passer à une catégorie plus modeste largement plus diffusée comme une Série 3 et un moteur à quatre ou six cylindres. Les chambres de combustion du V12 de l'Hydrogen 7 sont alimentées en injection directe dans le cas de l'essence et en injection indirecte (le mélange s'effectue dans les tubulures d'admission) pour l'alimentation à l'hydrogène. Le moteur a été adapté à ce fonctionnement bivalent, en adoptant des nouveaux injecteurs. De même, pour tenir compte du fait que l'hydrogène s'enflamme plus facilement et brûle plus rapidement que l'essence, le cerveau du moteur gère la commande (variable) des arbres à cames de façon à retarder au maximum, en mode hydrogène, l'entrée du mélange dans la chambre de combustion. Les pistons ont également été revus avec l'ajout de canaux de refroidissement pour baisser la température élevée générée par la combustion du mélange. Les adaptations pour que le système d'alimentation et de gestion soit bivalent sont parfaitement "transparentes" pour le conducteur qui se contente, si j'ose dire, de presser un bouton. Il est évident que ces belles prestations très encourageantes supposent quelques contraintes de taille en 2007. Pour des raisons pratiques de volume réduit, l'hydrogène est stocké sous forme liquide. Pour obtenir cet état, l'hydrogène liquide est refroidi à -253°C ou 20 K, c'est-à-dire vingt degrés au dessus du zéro absolu. Et là, cela génère forcément des conditions particulières de stockage et de transport. Pour cela, BMW s'est associé à des spécialistes : LINDE pour la production de l'hydrogène et TOTAL pour sa distribution. Le réservoir, conçu par LINDE, est constitué d'une double paroi séparée par un isolant permettant de maintenir la température froide. Bien entendu, il faudra passer les craintes psychologiques d'avoir un thermos dans son habitacle. BMW a déjà testé son réservoir dans des conditions extrêmes comme le feu. L'hydrogène en se réchauffant reprend son naturel état gazeux et s'échapperait par la trappe de toit en cas de fuite. La voiture a été testée dans des configurations extrêmes au froid et surtout au chaud dans le désert. Tout a été prévu, en cas de léger réchauffement de l'hydrogène, celui-ci créé une aspiration d'air extérieur par une des ouïes du bouclier arrière (effet Venturi pour les amateurs). Le mélange passe dans un catalyseur qui transforme le mélange en vapeur d'eau rejetée par l'autre ouïe du bouclier. Aucun échappement d'hydrogène n'est admis.

ABC de l'utilisateur

Le réservoir contient huit kilogrammes d'hydrogène liquide, ce qui correspond environ à un volume de 160 litres, ce qui donne une autonomie de 200 kilomètres (soit une consommation d'à peu près 80 litres aux cent kilomètres) qui apparaît encore faible pour une utilisation courante. Bien entendu, le réservoir d'essence permet de compléter l'autonomie de 700 kilomètres supplémentaires et donc de retrouver une "station hydrogène" (il faudra bientôt bannir le mot station essence de son vocabulaire). Dans ce domaine, tout est à créer ou plus exactement à démocratiser puisqu'il existe déjà des stations services plutôt expérimentales et à usage spécifique en Allemagne et en Suède. Usine à gaz me dire vous ? L'utilisation courante est aussi simple et le remplissage du réservoir n'est guère plus compliqué qu'avec de l'essence. Pour montrer justement que tout un chacun peut le faire, BMW nous a fait une démonstration. La station service est une remorque citerne de camion dans laquelle est stocké l'hydrogène liquide, de la même façon qu'on stockerait de l'oxygène liquide. Le conducteur ouvre la trappe automatiquement pour libérer l'orifice de remplissage. Il s'agit ensuite d'empoigner le gros pistolet, la manutention sera soulagée par des vérins (ce sera peut être le retour des pompistes). Connecter le pistolet à l'entrée du réservoir et attendre. Le plein du réservoir se fait en huit minutes et c'est tout. TOTAL aura donc pour mission de démocratiser les stations service. Aujourd'hui le prix de revient est encore élevé et peu compétitif en comparaison avec l'essence traditionnelle. On estime à huit Euros le kilo d'hydrogène (soit à peu près deux fois plus cher que le pétrole). La démonstration automobile est faite côté BMW, il reste maintenant à mettre en place l'infrastructure pour produire et livrer l'hydrogène liquide, qui est déjà utilisé dans l'industrie (spatiale notamment). L'autre défi est de produire l'hydrogène de façon écologique sinon la solution ne présente aucun intérêt. Le but est d'apporter de l'énergie pour séparer l'oxygène de l'hydrogène à partir d'eau, principe appelé électrolyse. Le courant nécessaire peut être produit écologiquement à partir de centrales solaires, éoliennes ou hydrauliques (voire nucléaires). Les autres moyens, encore actuellement utilisés, utilisent un apport de chaleur souvent produit à base de pétrole ou de charbon. Il faudra passer le pas et rendre économique une sorte de cercle vertueux à base d'eau : on crée de l'hydrogène à partir d'eau, lequel en brûlant redonne de l'eau. La source apparaît inépuisable. La Californie possède quelques stations, le Japon souhaite utiliser ce carburant pour ses trains (hybrides) et même les J.O. de Pékin utiliseront plus de 3.000 véhicules à hydrogène.

A 100 $ le baril de pétrole et ce n'est pas fini, l'avenir de l'essence et du gazole est compté dans tous les sens du terme ; on le voit en payant son plein. Il est vraiment temps de passer à autre chose, car même en réduisant les émanations et les consommations, ce qui va de paire, le pétrole, énergie fossile, est prévu de se tarir en 2050. Parmi les solutions, l'hydrogène apparaît comme une alternative intéressante en l'utilisant dans un moteur classique. BMW a ouvert la voie en fiabilisant une Série 7 et en produisant une petite flotte d'Hydrogen 7 qui ont déjà parcouru plus de deux millions de kilomètres à travers le monde. L'une d'elle a même fait une halte dans la cour de l'Elysée. La conduite de l'Hydrogen 7 est aussi agréable et simple que celle d'une Série 7. Maintenant il faut que les pouvoirs publics prennent le dossier à bras le corps afin de permettre avec les spécialistes dans ces domaines, la production (écologique), le stockage et la distribution de ce nouveau carburant. De son côté, BMW poursuit son programme "EfficientDynamics" avec l'intéressant X6 hybride (essence - électricité) présenté sous forme de concept car au dernier salon de Francfort. Il devrait arriver l'année prochaine sur nos routes…

Philippe NIOLLET

2007-11-30