Les systèmes hybrides peuvent offrir une gamme de fonctions variées, et ce, de manière fluide, avec des transitions entre certaines d’entre elles. Par exemple, la manœuvre électrique et le mode entièrement électrique se différencient par la vitesse et la durée. Toutefois, il existe plusieurs concepts fondamentaux pour la mise en œuvre d’un moteur hybride, et tous ces concepts ne permettent pas de réaliser toutes les fonctions décrites dans le tableau 3.1. La complexité technique de ces différents concepts varie également.

Le système hybride peut permettre la récupération de l'énergie de freinage, ce qui consiste à transformer l'énergie cinétique du véhicule pendant la décélération en énergie stockable et réutilisable. De plus, le point de fonctionnement du moteur à combustion interne peut être optimisé grâce au système hybride. En fonction des conditions, le moteur électrique peut agir comme un générateur pour charger la batterie ou soutenir le moteur thermique lorsque celui-ci fonctionne à une charge plus faible, ou lorsque la batterie est pleine.

Le downsizing, ou réduction de la taille du moteur à combustion interne, est un autre avantage des systèmes hybrides. En combinant le moteur thermique avec un autre moteur (par exemple un moteur électrique), on peut temporairement obtenir des performances équivalentes à celles d’un moteur plus gros, permettant ainsi de réaliser des économies de poids et de coûts pour le moteur thermique.

En mode électrique, le véhicule peut rouler sur de longues distances en ne fonctionnant qu'avec le moteur électrique, ce qui est particulièrement utile pour des trajets urbains ou à faible vitesse. De même, des manœuvres à faible vitesse peuvent être effectuées sans démarrer le moteur à combustion, comme c'est souvent le cas pour les manœuvres dans les parkings ou lors des départs à un feu de circulation.

Le système hybride permet également une extension des phases de roulage en intégrant l’assistance du moteur électrique, ce qui améliore l'efficacité énergétique globale du véhicule. Un autre aspect essentiel est la possibilité de réaliser des prises de force électriques, permettant d’alimenter certains équipements même lorsque le moteur thermique est éteint.

L’assistance au démarrage du moteur thermique, la contribution électrique au freinage et la capacité d’alimenter des consommateurs électriques comme la climatisation sans faire tourner le moteur à combustion interne sont des fonctionnalités supplémentaires que ces systèmes hybrides peuvent offrir.

Les véhicules hybrides peuvent également bénéficier de la fonction "start/stop", qui permet d’éteindre automatiquement le moteur thermique lorsque le véhicule est à l'arrêt, et de le redémarrer au moment où la conduite reprend. Cette fonction contribue non seulement à la réduction de la consommation de carburant, mais aussi à une réduction des émissions lors des arrêts fréquents, comme dans les embouteillages.

Une autre particularité des systèmes hybrides est la possibilité de passer les vitesses sans interruption de la puissance motrice. En effet, lors d’un changement de vitesse, l’énergie est transmise de manière fluide grâce à l’intervention du moteur électrique qui évite les coupures d’énergie. Cela améliore la douceur de conduite et la réactivité du véhicule.

Un autre avantage notable des véhicules hybrides est leur capacité à alimenter certains équipements via des moteurs électriques. Par exemple, les unités de climatisation ou d'autres dispositifs peuvent être alimentés directement par la batterie sans avoir à faire tourner le moteur thermique, permettant ainsi d'économiser de l’énergie et de réduire les émissions polluantes.

Concernant les différents concepts hybrides, deux principaux types sont couramment utilisés : les hybrides en série et les hybrides en parallèle. Dans un hybride en parallèle, les deux systèmes de propulsion, thermique et électrique, agissent simultanément sur les roues, avec des connexions mécaniques aux roues. Dans un hybride en série, le moteur thermique fonctionne comme un générateur qui produit de l’électricité pour alimenter un moteur électrique, lequel entraîne les roues du véhicule.

Le concept hybride en série est déjà utilisé depuis longtemps dans des machines spécialisées et de gros équipements, tels que les locomotives diesel, les sous-marins ou encore certains navires. Dans ces systèmes, le moteur thermique n'est pas directement relié aux roues du véhicule, ce qui permet une gestion optimisée de l'efficacité énergétique. Par exemple, un moteur diesel fonctionne en générant de l’électricité pour alimenter un moteur électrique qui entraîne les roues. Cette configuration permet au moteur thermique de travailler toujours à son point de rendement optimal.

Les véhicules à entraînement diesel-électrique, comme certains engins de chantier, possèdent un moteur thermique qui alimente un générateur, ce qui permet de réduire la complexité du système tout en maintenant une puissance constante pour la conduite et les autres fonctions. Ce type de transmission permet également de simplifier l’installation de certains véhicules en supprimant les composants mécaniques comme l’arbre de transmission ou les arbres de traction latéraux.

Un inconvénient majeur du moteur hybride en série est sa complexité. Le moteur thermique, le générateur, et le moteur électrique sont tous nécessaires, ce qui rend le système à la fois coûteux et lourd. Toutefois, ce désavantage est compensé par la récupération de l'énergie de freinage et la possibilité d'optimiser l’efficacité énergétique dans des conditions de conduite dynamiques.

Dans le cas des hybrides hydrauliques en série, le moteur thermique entraîne une pompe hydraulique qui alimente un moteur hydraulique pour entraîner les roues. Ces systèmes sont particulièrement utilisés dans les engins de chantier, tels que les chariots élévateurs ou les excavatrices, qui nécessitent déjà une pompe hydraulique pour leurs fonctions de travail. L’ajout de la fonction hybride permet de combiner les tâches de propulsion et de travail hydraulique dans une même configuration.

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Quelles alternatives au moteur diesel conventionnel pour les véhicules commerciaux ?

Le moteur diesel conventionnel, alimenté par des combustibles fossiles, a propulsé les camions pendant plusieurs décennies. Dès les années 1920, le premier camion équipé d'un moteur diesel est apparu. Ce moteur est encore aujourd'hui la force motrice des véhicules commerciaux dans le monde entier et il est prévu qu'il continue à jouer un rôle dominant dans la propulsion des camions pendant de nombreuses années à venir. Toutefois, la recherche d'alternatives à ce groupe motopropulseur diesel devient de plus en plus importante, et ce pour plusieurs raisons majeures.

Le principal moteur de cette quête de solutions alternatives provient des préoccupations croissantes concernant les émissions de CO2 et le changement climatique. Si les moteurs diesel modernes émettent déjà moins de polluants qu'auparavant, il est inévitable que le dioxyde de carbone (CO2) soit toujours libéré dans l'atmosphère pendant le processus de combustion du diesel. Ce CO2, en particulier lorsqu'il provient de gisements fossiles, contribue à l'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère et à l'effet de serre. En outre, les réserves limitées de pétrole minéral et la dépendance à des pays fournisseurs d'énergie parfois politiquement instables poussent également à rechercher des sources d'énergie alternatives.

Les extensions ou alternatives au moteur diesel traditionnel se diversifient et incluent des solutions comme les piles à hydrogène, les moteurs hybrides et électriques, ainsi que les combustibles alternatifs tels que les biocarburants et l'éthanol. Ces technologies ne cherchent pas seulement à réduire les émissions polluantes, mais aussi à rendre les véhicules commerciaux moins dépendants des ressources énergétiques non renouvelables. Parmi les pistes les plus prometteuses, l'hydrogène occupe une place centrale en raison de sa capacité à offrir une alternative presque sans émissions pour les moteurs de combustion interne. L'hydrogène peut être utilisé dans des piles à combustible, où il réagit avec l'oxygène pour produire de l'électricité, de l'eau et de la chaleur, sans générer de CO2.

Les véhicules hybrides représentent également une solution intéressante. Ils combinent un moteur thermique et un moteur électrique, permettant de réduire la consommation de carburant et d’émissions, tout en optimisant les performances du véhicule dans des conditions variées. Ce type de motorisation peut prendre différentes formes : hybride série, hybride parallèle ou hybride rechargeable, chaque configuration ayant ses propres avantages en termes de coût, de simplicité et d’efficacité énergétique. En parallèle, la récupération de l'énergie de freinage dans les véhicules hybrides est une technologie importante, permettant de stocker l'énergie cinétique pour la réutiliser lors de l'accélération.

Les véhicules électriques sont également en développement pour remplacer les moteurs à combustion dans un grand nombre d'applications commerciales. Cependant, la capacité des batteries actuelles à stocker suffisamment d'énergie pour des trajets longs reste un défi majeur, particulièrement pour les poids lourds et les camions. L’amélioration de l’autonomie et de la vitesse de recharge des batteries sera décisive dans les années à venir. En outre, les infrastructures de recharge pour les poids lourds électriques restent un point sensible, avec un besoin urgent de développer des réseaux de stations adaptées à ces véhicules de grande taille.

Le rôle des combustibles alternatifs, comme les huiles végétales esterifiées, le biodiesel ou encore l'éthanol, est également une voie à explorer. Ces carburants peuvent être produits à partir de ressources biologiques et offrir une alternative renouvelable au diesel traditionnel. Leurs caractéristiques varient, et certains, comme le biodiesel, peuvent être utilisés dans des moteurs diesel standards avec peu de modifications, ce qui en fait une solution immédiate et adaptable. Cependant, la production à grande échelle de ces biocarburants soulève également des questions sur l'impact environnemental et social de leur culture à grande échelle, notamment en termes d'utilisation des terres agricoles.

Il est également essentiel de prendre en compte le recyclage des batteries et des piles à combustible dans le cadre des alternatives proposées. Si les technologies comme les batteries lithium-ion et les piles à hydrogène sont de plus en plus efficaces, leur impact environnemental en fin de vie est un problème à résoudre. La mise en place de processus de recyclage et de réutilisation des matériaux est essentielle pour garantir que la transition énergétique ne crée pas de nouveaux défis écologiques.

Les recherches sur les solutions alternatives au moteur diesel ne se limitent donc pas à la simple substitution du carburant fossile par une autre forme d'énergie. Il s'agit également d’une réinvention complète du système de propulsion et des infrastructures nécessaires pour soutenir ces nouvelles technologies. La collaboration entre les acteurs de l'industrie automobile, les gouvernements et les chercheurs sera cruciale pour accélérer l’adoption de ces technologies et minimiser l'impact environnemental des transports commerciaux.

Wie man mit den unmarkierten Verlusten und versäumten Ritualen nach der Pandemie umgeht