L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers et son utilisation comme source d'énergie sous forme liquide ou gazeuse dans différents types de véhicules fait l'objet de recherches depuis plusieurs décennies.
La production d'hydrogène, par exemple, par électrolyse en utilisant de l'énergie verte, est en soi une source d'énergie propre qui favorise la mobilité sans émissions. Alors que BMW avait déjà commencé à explorer des solutions locales de mobilité sans émissions avec des prototypes électriques dès la fin des années 1960, l'affaire de l'hydrogène a commencé il y a 45 ans.
Un reportage sur les projets antérieurs de BMW Group dans le domaine de l'hydrogène est également disponible ici dans un épisode de la série Inside BMW Group Classic :
Dans un premier temps, l'hydrogène a été utilisé dans des moteurs à combustion interne pour remplacer les combustibles fossiles. En 1979, BMW s'est associé au DFVLR (Institut allemand d'essais aérospatiaux et de recherche en vol, aujourd'hui DLR) pour transformer une BMW 520 de première génération (E12, produite en 1975) en voiture d'essai. Extérieurement, elle ne diffère pas beaucoup des versions à essence. Cependant, son moteur quatre cylindres brûlait de l'hydrogène au lieu de l'essence sans plomb. Ce fut la première étape vers la démonstration de la faisabilité technique de l'utilisation de l'hydrogène comme carburant dans les moteurs thermiques.
En 1980, une BMW Série 7 de première génération (E23) est devenue la première voiture en Europe à fonctionner à l'hydrogène liquide. À l'époque, l'hydrogène était obtenu à partir de gaz naturel dérivé du pétrole brut plutôt que par des solutions plus propres. Pour être sous forme liquide, le plein se faisait avec de l'hydrogène à une température de -253°C (proche du zéro absolu, -273,15°C). Un réservoir de 93 litres permettait une autonomie d'environ 300 kilomètres.
L'hydrogène contient moins d'énergie que l'essence, mais l'utilisation de la technologie de suralimentation a contribué aux performances élevées. BMW était déjà un pionnier en matière de moteurs turbo, tant avec l'introduction du premier modèle turbocompressé sur le marché européen en 1972 qu'avec le premier titre remporté par un moteur turbo en Formule 1 en 1983. Le principal avantage concurrentiel de l'hydrogène était la manière écologique dont il utilisait son énergie : l'hydrogène brûle avec l'oxygène de l'air pour reformer de l'eau.
Un troisième projet a été développé en 1988 sur la base de la BMW 735iA (E32) de deuxième génération. Pour la première fois, la 735iA à hydrogène a été développée exclusivement par BMW. Le véhicule d'essai de la BMW Série 7 a été configuré pour fonctionner à la fois à l'essence et à l'hydrogène liquide cryogénique dans un moteur à combustion interne.
La recherche de BMW ouvre la voie à l'avenir de l'hydrogène dans les voitures
En 1987, BMW a acquis 10% des parts de Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH (Hydrogen Solar Bavaria), basée à Neunburg vorm Wald, en Bavière. L'investissement a permis à SWB d'étudier la production d'hydrogène à partir de l'énergie solaire ainsi que son stockage et son utilisation comme source d'énergie, dans le cadre des recherches menées par BMW sur les systèmes de propulsion à l'hydrogène. Il s'agit d'une future norme pour la production d'hydrogène propre à partir d'énergies vertes.
Prêt pour la production et une série de grandes premières mondiales
En 1999, BMW a présenté la première voiture à hydrogène à 12 cylindres au monde au salon de l'automobile de Francfort : la BMW 750hL. Le 11 mai 2000, la première voiture à hydrogène produite à grande échelle a circulé dans les rues de Berlin, et plusieurs répliques ont été utilisées dans le cadre du service de transport pendant l'EXPO 2000.
La BMW 750hL développait une puissance maximale de 204 ch, ce qui lui permettait d'accélérer de 0 à 100 km/h en 9,6 secondes et d'atteindre une vitesse maximale de 226 km/h. Le réservoir de 140 litres assurait une autonomie d'environ 350 km après un ravitaillement de 3 minutes dans une station spéciale.
Au total, 105 voitures ont été construites et, au cours des essais, elles ont parcouru plus de 4 millions de kilomètres, soit l'équivalent de 5 fois la distance Terre-Lune et retour. La BMW 750hL, construite en nombre limité à des fins de démonstration, a été la première voiture de série à fonctionner à l'hydrogène. L'utilisation d'une pile à combustible dans une voiture de grande série comme source d'énergie à la place d'une batterie classique de 12 volts a également constitué une première mondiale. Avec un rendement énergétique aussi bas que 50% et une taille compacte équivalente à celle d'une batterie plomb-acide classique, elle a fourni une puissance totale de 5 kW. La puissance élevée de l'appareil fournissait l'énergie nécessaire aux fonctions électriques de la voiture, y compris la climatisation lorsque la voiture était garée sans que le moteur à combustion interne ne fonctionne. C'est une fonction que les voitures rechargeables d'aujourd'hui offrent.
La voiture offrait une autre innovation : les prototypes étaient reliés en permanence par radio à l'équipe technique de Munich, une fonction similaire à la télémétrie dans le sport automobile. En outre, BMW a été le pionnier de la télémétrie en Formule 1 au début des années 1980 et a lancé en 2001 les BMW Teleservices pour le diagnostic à distance des voitures de série et la communication automatique avec l'atelier.
Après le lancement (2000), le CleanEnergy World Tour a suivi en 2001 avec des arrêts dans cinq endroits du monde. Parallèlement, désireux de démontrer la polyvalence de la technologie de l'hydrogène, le groupe BMW a également lancé en 2001 un modèle MINI (R60) doté d'une technologie de propulsion à l'hydrogène similaire, utilisant cette fois le moteur de 1,6 litre disponible pour les modèles Cooper.
Record d'hydrogène
BMW a également utilisé le moteur à hydrogène V12 dans un prototype sportif. La BMW H2R a établi neuf records dans la catégorie des voitures à pile à hydrogène. Le moteur 12 cylindres de 6 litres a produit plus de 285 ch, ce qui a permis au prototype de passer de 0 à 100 km/h en six secondes environ. La vitesse maximale était de 302,4 km/h.
Les archives du prototype BMW H2R :
- 1 km (départ lancé) : 11,993 secondes - 300,190 km/h
- 1 mile (lancement) : 19,912 secondes - 290,962 km/h
- ¼ km (départ arrêté) : 9,921 secondes - 72,997 km/h
- ½ km (départ arrêté) : 14,933 secondes - 96,994 km/h
- ½ mile (départ arrêté) : 17,269 secondes - 104,233 km/h
- 1 mile (départ arrêté) : 36,725 secondes - 157,757 km/h
- 10 miles (départ arrêté) : 221,052 secondes - 262,094 km/h
- 1 km (en partant du point de départ) : 26,557 secondes - 135,557 km/h
- 10 km (en partant du point de départ) : 146,406 secondes - 245,892 km/h
Des voitures à hydrogène entre les mains de stars
Le salon de l'automobile de Los Angeles (1-10 décembre 2006) a été l'occasion de présenter en première mondiale la BMW Hydrogen 7, nom de code E68, basée sur la BMW 750 iL à 12 cylindres de quatrième génération.
La Série 7 était propulsée par un moteur 12 cylindres de 191 kW/260 ch, assurant une accélération de 0 à 100 km/h en 9,5 secondes. La vitesse maximale est limitée électroniquement à 230 km/h. L'incertitude quant à la fiabilité du réseau d'approvisionnement en hydrogène n'était pas un problème, car le moteur bicarburation de la BMW Hydrogen 7 pouvait simplement passer à l'essence sans plomb conventionnelle.
Le projet a brillé sur les tapis rouges de plusieurs festivals de cinéma ou lors de premières. Au cours du programme d'essai des 100 voitures construites, plusieurs célébrités ont pu tester la voiture, y compris des grands noms d'Hollywood comme Edward Norton ou Brad Pitt, prouvant que l'hydrogène peut être une solution viable dans la vie de tous les jours.
L'hydrogène dans l'art
L'artiste Olafur Eliasson a été sélectionné par un groupe international de conservateurs qui s'est réuni en avril 2004 pour discuter de la prochaine étape de la collection BMW Art Cars. En 2007, Eliasson, l'un des plus importants représentants du monde de l'art contemporain et un militant actif de la protection de l'environnement, a créé la 16e BMW Art Car. Le projet de l'artiste, la BMW H2R Mobile Expectations, a marqué un tournant technologique. L'artiste a choisi d'habiller la voiture d'une structure en glace. Le grand nombre de visiteurs dans la salle où se trouvait l'exposition aurait évidemment dégradé l'œuvre fragile en raison de la chaleur dégagée par leurs corps. Métaphoriquement, cela illustrait l'interférence de l'homme avec l'environnement par le biais du réchauffement climatique.
Hydrogène et piles à combustible
L'hydrogène comme source d'énergie dans les voitures présente des avantages significatifs par rapport aux batteries en termes de poids et, surtout, de temps de charge. Une voiture à hydrogène peut être alimentée en hydrogène comme elle l'est en essence ou en diesel. Depuis la fin des années 1990, BMW travaille intensivement à la recherche sur les piles à combustible et les utilise depuis 2010 pour alimenter une BMW 750iL (E32) et des machines de manutention de charges dans les usines du groupe BMW à Spartanburg et à Leipzig. Avec plus de 800 machines, BMW possède la plus grande flotte au monde à Spartanburg et l'une des plus grandes flottes d'Europe à Leipzig.
En 2013, le groupe BMW et Toyota ont entamé un partenariat pour développer un système de pile à combustible pour les véhicules. En 2017, une BMW Série 5 Gran Turismo équipée de la pile à combustible de Toyota a été présentée au salon de Hanovre sous le slogan "NewEnergy-4-Mobility2050".
La construction du système de pile à combustible de deuxième génération a commencé en août 2022 au centre de savoir-faire sur l'hydrogène de Garching. Peu après, la production de la flotte pilote de véhicules, composée de répliques de la BMW iX5 Hydrogen, a commencé et, en 2023, elle a été mise en service dans le monde entier à des fins d'essai et de démonstration. La combinaison d'une batterie puissante et d'une pile à combustible ouvre de nouvelles possibilités et perspectives.
L'hydrogène nécessaire à l'alimentation de la pile à combustible est stocké dans deux réservoirs en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) à une pression de 700 bars. Ensemble, ils contiennent 6 kg d'hydrogène, ce qui est suffisant pour donner à la BMW iX5 Hydrogen une autonomie allant jusqu'à 504 km selon le cycle WLTP. Le remplissage des réservoirs d'hydrogène ne prend que trois à quatre minutes. La BMW iX5 Hydrogen offre donc le plaisir de conduire qui fait la renommée de BMW, sur de longues distances avec seulement quelques courts arrêts en cours de route.
Le système de pile à combustible produit une puissance maximale de 125 kW, l'énergie supplémentaire pour le moteur électrique étant fournie par une batterie lithium-ion haute puissance. Cette combinaison unique donne à la voiture de série à hydrogène la plus puissante une puissance maximale du moteur électrique de 295 kW/401 ch. L'accélération de 0 à 100 km/h se fait en moins de 6 secondes. La vitesse maximale est limitée électroniquement à 180 km/h. Avec un ravitaillement en carburant qui prend très peu de temps, l'iX5 Hydrogen est purement électrique.
L'avenir
Le groupe BMW est le premier constructeur automobile allemand à rejoindre la campagne "Business Ambition for 1.5°C" basée sur l'initiative Science-Based Targets et s'engage à atteindre l'objectif d'une neutralité climatique totale tout au long de la chaîne de valeur.
La prochaine étape de ce processus concerne le plan du BMW Group visant à réduire les émissions de CO2 par voiture sur l'ensemble de son cycle de vie - c'est-à-dire la chaîne d'approvisionnement, la production et l'utilisation - d'au moins 40% d'ici à 2030 par rapport aux niveaux de 2019.
D'ici 2030 au plus tard, le groupe BMW vise à atteindre une situation où les voitures électriques représenteront plus de 50% de ses ventes totales.
Le groupe BMW considère la technologie FCEV (Fuel Cell Energy Vehicle) comme un complément potentiel aux systèmes d'entraînement utilisés dans les véhicules électriques à batterie.
L'hydrogène dans le cadre des activités de mobilité globale pour la mobilité sans CO 2
L'hydrogène peut être une source d'énergie propre. De même, il existe diverses solutions technologiques pour la production d'hydrogène (différenciées par ce que l'on appelle les couleurs de l'hydrogène).
Selon un rapport de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), l'hydrogène offre un potentiel important en tant que future source d'énergie pour soutenir les activités de transition énergétique à l'échelle mondiale. Grâce à son potentiel de stockage et de transport, l'hydrogène peut être utilisé pour un large éventail d'applications.
C'est pourquoi la plupart des pays industrialisés adoptent des stratégies en matière d'hydrogène et les soutiennent par des projets concrets. Dans le secteur des transports, l'hydrogène peut être une autre option technologique, à côté de l'électrification des batteries, pour le développement d'une mobilité personnelle durable à long terme.
Ωστόσο, αυτό θα εξαρτηθεί από την ανταγωνιστική παραγωγή επαρκών ποσοτήτων υδρογόνου από πράσινη ενέργεια, καθώς και από την επέκταση της αντίστοιχης υποδομής εφοδιασμού, η οποία ήδη επιδιώκεται εντατικά σε πολλές χώρες.
Το BMW Group καλωσορίζει και υποστηρίζει δραστηριότητες προώθησης της καινοτομίας στη Γερμανία και την Ευρώπη που θα συμβάλουν στην οικοδόμηση μιας οικονομίας υδρογόνου και στην επιτάχυνση της παραγωγής υδρογόνου με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Σε αυτά περιλαμβάνονται συγκεκριμένα project υδρογόνου μεγάλης κλίμακας που έχουν χαρακτηριστεί ως Σημαντικά Έργα Κοινού Ευρωπαϊκού Ενδιαφέροντος (IPCEI).
Τα project που απαρτίζουν αυτή την πρωτοβουλία της Ευρωπαϊκής Ένωσης, η οποία υποστηρίζεται στη Γερμανία από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Οικονομικών Υποθέσεων και το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Μεταφορών, καλύπτουν ολόκληρη την αλυσίδα αξίας – από την παραγωγή υδρογόνου μέχρι τη μεταφορά και τις εφαρμογές στη βιομηχανία.
Υπό τις κατάλληλες συνθήκες, η τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου δύναται να αποτελέσει έναν ακόμη πυλώνα στο χαρτοφυλάκιο συστημάτων κίνησης του BMW Group για κινητικότητα απαλλαγμένη από εκπομπές CO2.
