Juin 2014  (Révisé Déc. 2014, puis avril 2015)

Un Véhicule Hybride "bas carbone" à dériver de la "Prius P.I." et de la Bluecar ?

Une bouteille de 13 kg de gaz de ménage, (comme en trouve dans les stations service), coûte un peu plus de 30 Euro (~2,5 E /kg).
Il existe des bouteilles en matériau composite d'une capacité 6 a 10 kg.  Avec un poids total entre 10 et 16 kg, (au lieu de 25 à 30),  elles sont plus faciles à manipuler.  
En brûlant, un kg de gaz peut produire ~13 kWh de chaleur. (butane ou propane; le butane ne peut s'utiliser que si sa température est d'au moins 5°C),
A partir des ~156 kWh d'énergie thermique que renferment 2 bouteilles "Twiny" de 6 kg de gaz, un groupe électrogène de 14 kW, dont le rendement est proche de 30%, peut extraire ~47 kWh électriques. (En 3 à 4 h de fonctionnement continu, et avec un relâchement de ~37 kg de CO2, le reste étant de la vapeur d'eau).

De la sorte, un véhicule de la taille d'une Prius "Plug In" (sur ~10 000 km parcourus en "mode EV", la conso mesurée est de 128 à 135 Wh /km), et susceptible de se recharger en roulant, (selon le concept de l'hybride série, dans lequel un moteur thermique à gaz entraîne un alternateur), aurait une autonomie de plus de 400 km (dont 100 ou 150 km sur la charge initiale d'une batterie de 13 ou 19 kWh, et 300 à 350 km sur la recharge tirée des 2 bouteilles de gaz). Le coût du gaz serait d'environ 10 Euro /100 km.

Le bilan carbone de cet hybride série au gaz serait de 0 g de CO2 /km pour les trajets de moins de 100 à 150 km, et de ~100 g de CO2 /km pour les trajets au delà de la "distance électrique".
En supposant un usage de 8 à 10 000 km /an en "électrique pur", et de 5000 à 6000 km /an en brûlant du gaz, le bilan carbone sur l'année se situerait entre 38 et 42 g de CO2 /km, (tandis que les "frais de carburant"... pour parcourir 15 000 km, seraient de ~250 E d'électricité et ~500 E de gaz, un coût total comparable à celui d'une conso de ~3,2 litres pour 100 km).

Les aspects techniques du développement d'un tel "VHSBCFB"... (Véhicule Hybride Série Bas Carbone Faible Cout !) seraient:
- la mise au point d'un alternateur fonctionnant au gaz, (et capable d'évacuer 25 à 30 kW de "déchet thermique"),
- un mécanisme "à inventer"... en vue de faciliter la manipulation et le branchement des bonbonnes de gaz, (20 à 30 fois /an), par exemple un tiroir "Ro-Ro" ("Roll out-Roll in"...), ainsi qu'une "vanne intelligente"... gérant le basculement de l'alimentation en gaz sur la 2ieme bouteille,
- un logiciel de bord chargé de gérer la récupération d'énergie, (au freinage et en descente), et plus généralement, le niveau de recharge de la batterie, (ni trop bas, ni... trop haut !), en tenant compte du type d'usage, ("en hybride" ou "en 100% électrique"), à choisir à l'avance par l'utilisateur, pour chaque trajet.

Sauf erreur ou omission, ces estimations sont "conservatives", c à d. qu'un futur véhicule de ce type devrait avoir des perfos meilleures que ce qui est décrit ici. (Notamment, parce qu'un tel véhicule peut se passer de dispositifs mécaniques présents sur la Prius, tels que boite de vitesse et différentiel, ainsi que d'un carburateur capable de couvrir une large gamme de régimes, tandis que le poids supplémentaire d'une batterie au lithium ne devrait pas excéder 60 à 80 kg.)

Le concept décrit sommairement ici peut sans doute se prêter à plusieurs déclinaisons, (notamment en véhicule utilitaire), et optimisations fines,  (chauffage de l'habitacle...  réchauffage de la bouteille de butane ?)

Des compromis avantageux sont envisageables en jouant sur la taille de la batterie et sur celle de la bouteille de gaz. Une bouteille de 35 Kg, (pesant il est vrai 70 Kg), porterait l'autonomie à plus de 1000 km !
En utilisant du bio-méthane, (d'origine animale ou végétale), le bilan carbone pourrait être ramené de 40 g de CO2 /km à... Zéro ! Avec du méthane produit à partir d'électricité renouvelable, par électrolyse de l'eau et réduction de CO2, (produit et capté lors de l'usage de combustibles fossiles), le bilan carbone pourrait même devenir né-ga-tif !

Sur l'usage du gaz pour le transport automobile, il faudrait convaincre les autorités de certification, (service des Mines ou autres), qu'une bonbonne de 13 kg de gaz renferme moins d'énergie qu'un réservoir de 45 litres... à moitié vide !

Je ne crois pas que la culture technique d'un constructeur automobile du siècle dernier... soit la plus propice pour relever les défis techniques, (et non techniques: usage du gaz, et taxe sur les carburants... entre autres !), correspondants.
 

R. Zaharia
Ingénieur en retraite
Utilisateur d'Autolib, et d'une Toyota Prius "Plug in".