La coentreprise HPDI de Westport et Volvo promet un moyen convaincant d’éliminer les émissions

Le groupe Volvo a récemment formé une coentreprise avec Westport Fuel Systems, par le biais de laquelle il a acquis des actifs liés au système d’injection directe à haute pression (HPDI) de Westport pour un montant de 28 millions $ US. Somme pouvant se bonifier de 45 millions $ US supplémentaires en fonction des performances de la coentreprise.

Le 4 juillet, des représentants des deux entreprises et des invités spéciaux se sont réunis à l’université de Colombie-Britannique (UBC), berceau de la technologie HPDI, pour célébrer la nouvelle coentreprise. 

«La technologie HPDI est née ici, à l’UBC, dans le but de réduire les coûts de carburant et les émissions des véhicules à moteur diesel, sans aucun compromis, aucune dégradation et avec toutes les caractéristiques qui ont fait du moteur diesel le cheval de bataille de l’industrie mondiale pendant de nombreuses décennies», a déclaré Scott Baker, vice-président, responsable du développement des produits et de la technologie de la coentreprise, dont le nom n’a pas encore été dévoilé.

«Notre mandat est d’accélérer et de développer la commercialisation et l’adoption mondiale du système de carburant HPDI.»

Né à l’UBC

Environ 60 % des ingénieurs de Westport, ainsi que Scott Baker lui-même, sont diplômés de l’UBC, et l’école a récemment construit une station de ravitaillement en hydrogène pour les poids lourds, où un Volvo FH était en montre. Il était équipé du système de carburant HPDI de Westport, commercialement disponible en Europe et alimenté au gaz naturel, reconfiguré pour fonctionner à l’hydrogène. Le moteur de base est resté inchangé, a précisé M. Baker.

«Le système d’alimentation en carburant fait référence aux réservoirs du carburant, aux pompes à carburant, aux injecteurs de carburant et aux composants associés de régulation de la pression et de gestion du carburant qui se trouvent entre ces composants», a-t-il expliqué. «Donc, tout ce qui est associé au stockage du carburant jusqu’à son acheminement vers le moteur pour la combustion.»

Volvo et Westport sont des partenaires de longue date, avant même la création de la coentreprise. Volvo a vendu environ 6 000 camions, principalement en Europe, équipés du système de carburant HPDI fonctionnant au gaz naturel liquéfié (GNL). Ces camions ont donné de bons résultats, selon Lars Stenqvist, directeur de la technologie du groupe Volvo, et continuent d’être produits pour le marché européen aujourd’hui.

«Le GNL est important», a-t-il affirmé. «Il s’agit toujours d’un combustible fossile, mais il peut jouer et jouera un rôle important en tant que combustible de transition. Si vous choisissez le GNL comme carburant plutôt que le diesel, vous réduirez immédiatement vos émissions de CO2 de 20 %, ce qui est un grand pas en avant pour nous dans la société. Nous avons besoin de ce genre de mesures.»

Mais ces 20 % ne seront pas conformes aux réglementations mondiales visant à éliminer les émissions des véhicules utilitaires lourds, de sorte que l’avenir de la technologie HPDI sera probablement l’hydrogène.

Volvo continue de vanter les mérites des moteurs à combustion interne comme l’un des trois piliers permettant d’atteindre l’objectif de carboneutralité qu’il vise avec tous ses nouveaux camions d’ici 2040, mais des carburants non-fossiles tels que l’hydrogène seront nécessaires.

«Le potentiel de cette technologie est énorme», a déclaré M. Stenqvist, «et l’hydrogène joue un rôle essentiel dans nos objectifs de décarbonation à long terme.»

Volvo croit également aux piles à hydrogène et a formé une coentreprise avec Daimler, appelée cellcentric, également basée en Colombie-Britannique, pour développer des piles à combustible. Mais M. Stenqvist a indiqué que les piles à combustible ne seront pas la solution pour tous les clients dans toutes les régions du monde.

Bien que M. Baker ne jette pas l’ombre sur les piles à combustible («Nous nous attendons absolument à ce que les piles à combustible soient un élément clé de la stratégie de décarbonation», a-t-il indiqué lors d’un entretien avec notre publication soeur TruckNews.com), il a également vanté les principaux avantages du système de carburant HPDI, qui peut contribuer à améliorer l’efficacité et les performances.

L’avantage HPDI

«Nous avons démontré sur plusieurs plate-formes de moteurs OEM différentes des améliorations significatives en termes d’efficacité thermique, d’économie de carburant et de densité de puissance sans dépasser les limites mécaniques du moteur de base», a souligné M. Baker.

Pour les plus technophiles, il précise : «Nous avons atteint une BMEP (pression moyenne efficace au frein) de 30 bars avec un rendement thermique au frein supérieur à 50 %, ce qui constitue une combinaison d’attributs tout à fait incroyable. Pour donner des chiffres plus tangibles à ceux qui ne sont pas habitués, nous avons démontré sur une plateforme de moteur de 13 litres une puissance de 600 ch et un couple de pointe de 3 000 Nm, tout en atteignant un rendement thermique de 50 %.»

Il a également indiqué que le système HPDI améliorait le rendement énergétique de 1 à 2 %, tout en conservant une fiabilité et une durabilité comparables à celles du diesel, ce que les piles à combustible n’ont pas encore prouvé en conditions réelles, selon M. Baker.

«En changeant le carburant et le système d’alimentation, nous pouvons tirer parti de tout cela et réaliser une décarbonation extrêmement rentable et très importante», a-t-il ajouté.

Cependant, un obstacle potentiel se dresse devant le système HPDI : certains régulateurs ne le considèrent pas comme une solution totalement exempte d’émissions. Certains lubrifiants du système produisent des traces d’émissions à l’échappement, tout comme le carburant pilote, actuellement du diesel dans la plupart des cas, qui nécessite un post-traitement pour le contrôle des NOx et des particules, malgré une consommation minime.

Les émissions d’échappement étant réduites de 97 à 98 % par rapport aux technologies actuelles, les régulateurs européens ont, au cours des deux derniers mois, redéfini leurs réglementations en matière d’émissions de CO2, qui doivent entrer en vigueur à la fin de cette décennie, pour autoriser jusqu’à trois grammes par tonne-kilomètre d’émissions d’échappement de CO2. Cela ouvre la voie à l’adoption généralisée de l’hydrogène HPDI.

«L’analyse que nous avons effectuée, ainsi que celles de certains de nos partenaires constructeurs, dont Volvo, démontre qu’un poids lourd à hydrogène alimenté par de l’hydrogène HPDI peut, dans la plupart des cas, se conformer à la désignation de véhicule carboneutre de trois grammes par tonne/km», a lancé M. Baker lors d’une interview accordée à TruckNews.com.

«Cela dépend de la charge utile et de la configuration du véhicule, notamment du rapport de l’essieu arrière, par exemple. Mais selon notre analyse et celle de certains de nos clients constructeurs actuels et potentiels, la grande majorité des poids lourds devraient respecter ce seuil de trois grammes par tonne/km lorsqu’ils sont alimentés par de l’hydrogène HPDI.»

L’Europe est la première région du monde à adopter une telle disposition et M. Baker a déclaré qu’il espérait que l’EPA et le CARB, qui réglementent les émissions en Amérique du Nord, lui emboîteraient le pas.

Le camion

Le camion présenté lors de l’événement  était un modèle de production LNG HPDI Volvo FH importé d’Europe et reconfiguré pour l’hydrogène HPDI.

«Il s’agit d’une preuve de concept, nous n’avons pas travaillé directement avec Volvo et nous ne savons pas à quoi ressemblerait un camion à hydrogène HPDI développé en série, la principale différence étant la quantité de carburant», a déclaré M. Baker à la foule rassemblée autour du camion stationné à la pompe à carburant à hydrogène de l’UBC.

Le camion de démonstration avait une capacité de seulement 16 kg d’hydrogène à 700 bars, ce qui, selon M. Baker,» est parfaitement adéquat pour démontrer les capacités de performance, mais est loin d’être représentatif de la production.»

Les camions prêts pour la production devront embarquer environ 80 kg d’hydrogène, a-t-il reconnu. «Ce camion a une autonomie limitée, mais fonctionne à pleine puissance.»

Sarah Goodman, PDG du B.C. Centre for Innovation and Clean Energy (CICE), un organisme financé conjointement par les gouvernements fédéral et provincial et par Shell, était présente pour annoncer qu’elle aiderait à financer les efforts de la JV pour doubler l’autonomie du camion.

«La coentreprise, installée ici même en Colombie-Britannique, fera croître notre économie propre, nos exportations et créera et conservera la propriété intellectuelle ici même, tout en offrant au monde une solution pour décarboner le transport lourd», a-t-elle déclaré à l’auditoire.

Le financement, a ajouté M. Baker, servira à développer un compresseur d’hydrogène embarqué et des bouteilles de stockage d’hydrogène à haute pression afin que le camion puisse atteindre l’autonomie nécessaire dans des applications réelles.

Bien que le camion en montre, et la plupart des autres camions alimentés à l’hydrogène vus sur le marché à ce jour, soit à cabine avancé, M. Baker a déclaré dans une interview : «Rien ne nous empêche d’appliquer cette technologie aux camions conventionnels pour le marché nord-américain. Dans le cas du camion que vous avez vu aujourd’hui, le camion HPDI à hydrogène, c’est uniquement la disponibilité et la logistique qui ont dicté sa conception.»

La nouvelle plateforme VNL de Volvo, conçue pour être sa future plateforme pour toutes les technologies, pourra être équipée du système de carburant hydrogène HPDI, a confirmé M. Stenqvist. Une fois que la technologie de l’entreprise commune entrera en production, elle ne se limitera pas non plus aux camions Volvo.

«Nous avons clairement indiqué dès le départ, lorsque nous avons créé l’entreprise commune autour de la technologie HPDI, que nous le faisions pour augmenter les volumes de cette technologie», a-t-il expliqué.

“Bien sûr, nous voulons augmenter les volumes au sein du groupe Volvo. Mais nous recherchons également d’autres clients externes. Nous aimerions que quelques-uns de nos concurrents, voire tous, embarquent également dans cette aventure, car tout le monde bénéficierait de l’augmentation des volumes grâce à cette technologie et de la réduction des coûts du programme.»

L’étendre à l’ensemble de l’industrie, a-t-il ajouté, serait également bénéfique pour l’environnement. «Il ne faut pas rechercher l’exclusivité», a souligné M. Stenqvist à propos des technologies qui peuvent aider l’industrie des transports à éliminer son empreinte carbone.