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TCE 2018 – Audi A2H2 concept de 2004 : une voiture hybride à Hydrogène à la fois durable et sportive

TCE 2018 – Audi A2H2 concept de 2004 : une voiture hybride à Hydrogène à la fois durable et sportive

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Lors du salon Techno Classica 2018 de Essen, l’Autostadt mettait en avant sur son stand des voitures du Groupe Volkswagen qui ont la particularité d’être respectueuse de l’environnement. L’Audi « A2H2 Fuel Cell Hybrid Vehicle » était ainsi présentée au public : une Audi A2 hybride de 2004 équipée d’une pile à combustible (à Hydrogène) et d’un moteur électrique de 66 kW.

L’Audi A2H2 de 2004 était le premier démonstrateur technologique développé par Audi, qui était déjà équipée de la pile à combustible à membrane électrolytique polymère (PEM) – l’idéal dans cette technologie. Elle était aussi équipée d’un moteur électrique de 66 kW et d’une batterie nickel-hydrure de métal servant de tampon.

Un démonstrateur technologique en avance sur son temps
Présentée pour la première fois lors du salon de Hanovre en 2004, l’Audi A2H2 a fait sensation en Allemagne puis à l’étranger. En effet, ce concept de véhicule hybride a participé à l’automne 2004 au Challenge Bibendum (organisé par Michelin) à Shanghai, puis a été présenté le 5 mai 2005 par le Prof. Dr. Martin Winterkorn au ministre bavarois, le Dr. Edmund Stoiber. Enfin, il a traversé l’Atlantique afin d’être présenté à la conférence annuelle WED (World Environment Day) à San Francisco début juin 2005.

Avec son A2H2, un véhicule hydride à batterie et à hydrogène, basé sur l’Audi A2, Audi a démontré que le respect de l’environnement et le caractère sportif peuvent être intimement liés. L’Audi A2H2 a une vitesse de pointe de 175 km/h (similaire à une Audi A2 1.4 l de série) et atteint les 0 à 100 km/h en moins de 10 secondes (comparable par exemple à une Audi A4 2.0 l de 2004), mais avec une consommation d’énergie équivalente à environ 3 litres de gazole par kilomètres.

C’est en fait bien au-dessous de tout chiffre de consommation enregistrée par une motorisation hybride disponible de série à l’époque. Le couple élevé de 425 Nm permet à la voiture de passer de 60 à 120 km/h en seulement 12,1 secondes – à nouveau, dans la moyenne de ce segment de marché. En outre, l’Audi A2H2 se positionne comme un véhicule à zéro émission polluante, avec de la vapeur d’eau pure sortant de son pot d’échappement. La puissance totale peut atteindre 150 ch.

L’Audi A2H2 est un véhicule hybride respectueux de l’environnement en utilisant des piles à combustible comme moyen de propulsion avec une haute performance de stockage des piles. La pile à combustible PEM, évalué à 66 kW, produit du courant électrique et de l’eau pure à partir de l’atmosphère environnante et à partir de l’hydrogène stocké à bord du véhicule. Le courant électrique est soit stocké dans les batteries de traction NiMh de 38 kW refroidi par air ou fourni 66 kW au moteur électrique synchrone, où il est converti en énergie de traction.

Les trois réservoirs stockent l’hydrogène à une pression de 350 bars. Leur capacité totale de 1,8 kg d’hydrogène – soit environ l’équivalent du contenu énergétique de 6 litres d’essence – permet à l’Audi A2H2 de parcourir environ 200 km avant de refaire le plein.

La pile à combustible – la construction et le principe de fonctionnement
La pile à combustible utilise un processus électromécanique pour convertir l’hydrogène et l’oxygène en vapeur d’eau, en courant électrique et en chaleur. L’élément clé de chaque pile à combustible est la membrane qui sépare le côté de l’hydrogène de la cellule (l’anode) du côté de l’oxygène (la cathode). L’Audi A2H2 utilise un film de membrane échangeuse de protons (PEM : Proton Exchange Membrane) par lequel les ions de l’hydrogène (protons) passent, mais pas les électrons.

A l’anode, les molécules d’hydrogène sont séparés en des protons et des électrons par un catalyseur de platine. Les protons se diffusent par le biais du film de PEM et parviennent à la cathode. Les électrons, du fait qu’ils ne puissent pas passer à travers la membrane, sont contraints de prendre le chemin le long d’un conducteur externe en tant que courant électrique. A la cathode, l’oxygène de l’atmosphère réagit avec les électrons pour former des ions d’oxygène, qui ensuite réagissent avec les protons qui passent à travers le film de PEM pour former de l’eau.

Durant le processus, l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’atmosphère pour former du courant électrique, de l’eau et de la chaleur. En terme d’énergie électrique produite, une efficacité de plus de 70% peut être obtenue. Si l’un des deux réactifs, c’est-à-dire l’hydrogène ou l’oxygène, est retiré du circuit électrique, le processus est interrompu.

Le processus décrit ci-dessus donne une plage de tension de seulement 0,7 à 1.4V, ce qui est évidemment insuffisant pour propulser un véhicule. Pour cette raison, un certain nombre de piles à combustible sont câblés en série et disposés dans ce qui est connu comme une « pile » (stack en anglais).

Ce démonstrateur sportif et environnemental n’est pas prévu pour demain sur nos routes, vu le prix de production des voitures propulsées par des piles à combustible. Cependant, cette Audi A2H2 a montré ce dont était capable de faire Audi en 2004 pour l’environnement. Depuis, d’autres concepts Audi utilisant l’hydrogène ont vu le jour.

Photos : 4Legend.com / Audi

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