Le moteur diesel est devenu une source d’énergie très efficace. Mais jusqu’à quel point peut-il être amélioré ? A-t-il un avenir. Et si oui, sous quelle forme ? Toujours efficace
Bien qu’amélioré au cours du dernier siècle pour devenir extrêmement économe en carburant, le moteur diesel est désormais menacé comme jamais. Pourtant, la combustion par diffusion est très efficace. Les pertes d’énergie aux parois du moteur sont minimes par rayonnement ou par convection, contrairement à un moteur essence. Le moteur diesel de base est très puissant et peut résister à de très hautes pressions. Depuis quelques années, son efficacité est passée de 35% dans les années 1980 à 50% aujourd’hui. "Ces gains proviennent des systèmes d’injection de carburant à rampe commune haute pression, de la turbocompression et de la mise en place d’une puissance de calcul permettant de contrôler avec précision les systèmes de gestion de la combustion et du post-traitement", explique Staffan Lundgren, un des principaux stratèges du groupe Volvo spécialisé dans l’évaluation des nouvelles technologies pour l’avenir de la propulsion. En parallèle, la demande des clients pour des moteurs économes en carburant est toujours vive. "Mais ils ont également besoin de bonnes performances, de longévité et de motorisations respectueuses de l’environnement", souligne le responsable. Nuisible pour l’environnement ?
Le moteur diesel est fréquemment accusé d’être nuisible à l’environnement. Or, "purifier" les moteurs diesel est possible. Un point sur lequel a mieux progressé le secteur des véhicules lourds par rapport au secteur des véhicules légers. "Cela s’explique en partie par le fait que l’efficacité demandée par les clients du secteur des véhicules utilitaires lourds est bien supérieure", reprend Staffan Lundgren. Il n’a pourtant pas été facile d’affiner le processus thermodynamique pour compenser le fardeau que représente le système de post-traitement SCR. Mais les constructeurs de machines sont sur la bonne voie.
Des carburants pas si propres ?
Pas facile non plus de parvenir à l’objectif zéro émission... "Si vous propulsez le moteur avec un carburant sans carbone et que vous le couplez à un processus de combustion efficace ne générant pas de suie, aucune émission n’est émise", démontre pourtant Staffan Lundgren. "Chez Volvo, nous travaillons sur l’utilisation du méthane et du DME (diméthyléther NDLR) comme alternative propre au diesel. Ce n’est pas une idée nouvelle puisqu’en 1900, le moteur diesel fonctionnait à l’huile d’arachide. Le problème ne vient pas de la technologie permettant de faire fonctionner les carburants propres, mais plutôt de leur disponibilité. Mais si le problème de l’approvisionnement en carburants renouvelables peut être résolu, il est alors possible que les moteurs diesel fonctionnent à 100% sans CO²". Les carburants dits agricoles posent en effet problème, car ils dépendent d’une production industrielle intensive nuisible pour la planète. "Mais les électro-carburants ou E-carburants utilisant de l’énergie solaire ou éolienne pour ’casser’ l’eau et la combiner avec le CO² provenant du méthane offrent un rendement de 80%. Ils représentent un complément intéressant à l’énergie électrique", rappelle le responsable.
Réduire la consommation de carburant
La prochaine étape dans l’augmentation de l’efficacité du moteur et de la réduction de la consommation réside dans sa combinaison avec l’énergie électrique. La demande en moteurs à l’avenir ne sera pas aussi variée qu’aujourd’hui. "Il existe une différence entre l’efficacité d’un moteur dans sa position idéale et son efficacité sur l’ensemble de la plage de fonctionnement réelle. L’association de moteurs diesel avec des moteurs électriques, comme dans les systèmes hybrides parallèles, permet au moteur de fonctionner à son niveau le plus efficace. L’électrique fera sans aucun doute partie de la future solution de transmission par combustion", estime Staffan Lundgren. Mais d’autres technologies peuvent contribuer à réduire la facture. Les technologies Smart & Stop, ou encore les systèmes électriques 48 V qui alimentent les auxiliaires de manière électrique plutôt que mécanique, consisteront en des solutions pertinentes dès lors que leur robustesse sera démontrée. "Une autre source importante d’efficacité est la récupération de chaleur. Mais ce n’est pas une tâche facile sur les moteurs de machines lourdes", objecte le responsable.
Les limites du moteur diesel
Le moteur diesel a un rendement théorique du système compris entre 55 et 60%. À titre de référence, les meilleures centrales fonctionnent à une efficacité de 50 à 55% et les piles ont également une efficacité d’environ 50% ou plus - de sorte que les moteurs diesel peuvent être encore incroyablement efficaces. Cela, ajouté au fait que les moteurs électriques demandent des niveaux moindres d’énergie, signifie que l’utilisation de carburant est appelée à diminuer dans l’avenir. "Le moteur à combustion diesel reste une solution très rentable pour la création d’énergie mécanique. Cela dit, la législation, en particulier européenne, pousse fortement vers l’électrique, ce qui peut avoir une incidence directe sur la longévité du moteur à combustion. Nous pensons que son utilisation sera basée sur les applications et qu’elle se poursuivra encore longtemps pour les utilisations longue distance, telles que les navires transocéaniques et les camions long-courriers. Mais même ici, il y aura probablement un mix de technologies utilisées", entrevoit Staffan Lundgren. "Le moteur diesel, sous une forme modifiée, peut encore être davantage ’purifié’. Il est aussi un complément intéressant à l’énergie électrique".
