Tout savoir sur le prototype Renault Scenic ZEV H2

L’Alliance Renault-Nissan affiche clairement ses objectifs: produire en masse des voitures électriques, les mettre sur le marché à l'horizon 2010 (voir article), et lancer plus tard un véhicule électrique fonctionnant à l'hydrogène. Elle souhaite ainsi proposer au plus grand nombre un moyen de transport avancé et zéro-émission polluante.

Le constructeur français Renault donne tous les détails sur son nouveau prototype doté d'une pile à combustible : ce véhicule est baptisé Renault Scenic ZEV H2 et repose sur un Grand Scenic. Il l'a développé en collaboration avec Nissan. Du 18 au 27 juin 2008 à Barcelone (Espagne), ce prototype n'émettant que de la vapeur d’eau peut être essayé dans le cadre de son atelier environnement.

Le fonctionnement du Renault Scenic ZEV H2

Son système de pile à combustible se compose de 5 sous-ensembles principaux : le réservoir d'hydrogène qui alimente la pile à combustible, l'électronique de puissance associée à un régulateur qui assure l'interface entre la pile et le moteur électrique, et des batteries lithium-ion. Ce véhicule de démonstration peut fonctionner selon 5 modes principaux grâce à son hybridation de puissance :

• la batterie seule alimente le moteur électrique en direct. C'est ce qui se passe lors du démarrage du véhicule, dans le parking ou en circulation urbaine. C'est aussi le cas lors des accélérations franches, la batterie étant capable de délivrer une forte puissance complémentaire à celle de la pile.
• la pile seule alimente le moteur électrique, généralement lorsque le véhicule roule à une vitesse stabilisée, sur autoroute par exemple, l’énergie non utilisée par le moteur électrique étant envoyée vers la batterie puissance.
• le moteur électrique est alimenté en duo par la pile et la batterie en cas de forte demande de puissance, si le conducteur est sur une longue rampe sur autoroute, par exemple, ou en cas de besoin de dépassement rapide.
• à l’arrêt, véhicule fonctionnant, l'électricité produite par la pile sert à recharger la batterie.
• en phase de décélération, le moteur électrique alimente la batterie puissance se transformant ainsi en générateur. Cette recharge peut aussi se faire par la pile.

Nissan a fourni la pile à combustible, le réservoir hydrogène haute pression et la batterie lithium-ion. Les ingénieurs de Renault ont préparé l’architecture du Grand Scenic pour qu’il puisse recevoir ces différents éléments dans le soubassement. Le plancher a été modifié et tout le véhicule a été réhaussé de 60 mm. Ainsi, l’habitabilité initiale du véhicule (5 places adultes) est préservée : une première pour ce genre de prototype à pile à combustible.

L’ingénierie Renault a également intégré les systèmes électriques et électroniques de Renault et Nissan. Le système de pile à combustible possède une électronique relativement autonome, développée par Nissan, qui devait communiquer avec un certain nombre d'organes ou équipements du véhicule, comme le tableau de bord, l'ABS/ESP, la climatisation, ou les airbags.

D’autres organes ont été adaptés au nouveau mode de propulsion du véhicule, comme la jauge de carburant qui est devenue l'indicateur de pression d'hydrogène. La température affichée est celle de la pile, et le compte-tours donne les tours/mn du moteur électrique. Le Scenic ZEV H2, c’est aussi un véhicule présentant un agrément de conduite : silence de fonctionnement (aucun bruit moteur, juste les bruits de roulement à basse vitesse et les bruits d’aérodynamisme à grande vitesse), reprises dynamiques.

Fiche technique

• Motorisation électrique asynchrone unique, d'une puissance de 90 kW.
• Batterie Lithium-ion, fonctionnant sous une tension de l’ordre de 400 V avec une puissance de 25 KW.
• Pile à combustible alimentée en hydrogène gazeux, comprimé à 350 bars.
• Optimisation de la consommation d’hydrogène : système de récupération de l’énergie au freinage et stockage de l’énergie dans la batterie puissance qui la restituera lorsque nécessaire.
• Vitesse maximum : environ 160km/h.
• Accélération : 0-100 km/h en 14, 65 secondes.
• Autonomie : près de 350 km (Cycle NEDC) avec un réservoir d’hydrogène à 350 bars (3,7 kg de H2). Le réservoir est prévu pour recevoir 700 bars à terme et donc avoir une autonomie de plus de 500 km.
• Utilisation simple : le tableau de bord est le même qu’en série, avec des informations complémentaires sur l’hydrogène (ex : le compte-tours donne le régime du moteur électrique et l’Energy Display est intégré dans l’écran de navigation Renault).
• Poids : 1850 kg (1550 kg pour le Scenic dCi130).

Zoom sur le projet Scenic ZEV H2

En 2006, Renault et Nissan ont décidé de s'associer pour présenter un véhicule de démonstration à pile à combustible basé sur les technologies de l'Alliance. Le Scenic ZEV H2 a été élaboré en 15 mois (tests compris). Les études détaillées terminées, le travail de montage du premier véhicule a débuté en France durant l'été 2007. Fin septembre 2007, Français et Japonais se sont retrouvés pour une vérification conjointe : il s’agit d’une opération visant à être certains que les composants Renault et Nissan pourront être intégrés physiquement conformément aux calculs informatiques. Puis le premier prototype a été transféré au Japon pour son montage final. Fin 2007, le premier véhicule roulait. Le projet s’est terminé fin avril 2008 après toutes les phases de mise au point.

L’hydrogène et la pile à combustible

L'hydrogène est l'élément chimique le plus simple et le plus léger : il est composé d'un noyau et d'un seul électron. Il est 14 fois plus léger que l’air ! Il gèle à – 259,14°, bout à - 252,87°. Dans une pile à combustible, hydrogène et oxygène sont rapprochés de part et d’autre d’une membrane polymère, l’électrolyte. Ils se combinent pour former de l’eau, le seul "rejet" du Scenic ZEV H2, en dégageant de l’énergie électrique et de la chaleur. C’est cette énergie électrique qui va alimenter le moteur électrique du véhicule. Un véhicule doté d'une pile à combustible n’est donc ni plus ni moins qu’un véhicule électrique qui produit à bord son électricité et ne nécessite pas forcément d’alimentation électrique extérieure.

L’Alliance Renault-Nissan explique que dans une perspective à plus long terme, elle poursuit ses travaux sur des prototypes de véhicules électriques avec pile à combustible, permettant un gain sensible en termes d’autonomie mais qui sont plus complexes à industrialiser et à commercialiser massivement. Selon elle, le déploiement de cette technologie de rupture nécessite une infrastructure de production, de transport et de distribution d'hydrogène (moins de 300 stations dans le monde en 2008), et une pile à combustible optimisée en coût de revient, notamment via la réduction des métaux nobles.

L'hydrogène à l'avenir devant lui !

(Source et Photo : Renault)