25 Novembre 2015  |  Entraînement
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 09/2015

Un entraînement hybride pour des balayeuses

L’Empa, l’EPFZ et le fabricant de balayeuses Bucher Municipal ont développé conjointement dans un projet CTI, une balayeuse électrique hybride innovante. Le concept est basé sur un moteur à gaz, qui fournit de l’énergie à un moteur électrique. Par rapport aux balayeuses conventionnelles, la consommation d’énergie est réduite de moitié et les émissions de CO2de plus de 60 %.

Les balayeuses nettoient nos trottoirs, nos chemins et nos routes. Pour ce faire, elles sont équipées d’un moteur pour le déplacement du véhicule, d’un ventilateur pour aspirer les objets et de brosses pour le nettoyage du sol. L’énergie destinée au fonctionnement de tous ces éléments est fournie généralement par un moteur diesel; un système hydraulique sophistiqué de distribution transmet les actions aux différentes unités.  

Ces véhicules fonctionnent quotidiennement pendant six à huit heures. Une consommation de plus de 5 l/h de diesel par véhicule, entraîne une consommation annuelle de quelque 10’000 l. C’est environ dix fois plus que la consommation d’une voiture de tourisme. Une étude allemande estime jusqu’à 15 % de l’ensemble du trafic routier, la consommation d’énergie de ces véhicules - balayeuses, véhicules municipaux, bennes à ordures, etc. - bien que leur nombre soit relativement faible.
 

Le projet d’un véhicule hybride électrique-gaz pour lequel l’Empa, l’EPFZ et le fabricant de balayeuses Bucher Municipal ont développé conjointement dans un projet CTI une balayeuse électrique hybride novatrice.
 
 
Le gaz naturel et l’électricité à la place du diesel et de l’hydraulique 

L’entreprise Bucher Municipal à Niederweningen (ZH) est un leader européen dans le domaine des balayeuses compactes. L’Empa et l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) effectuent des recherches sur les propulseurs de l’avenir. Dans le cadre d’un projet soutenu par la Commission pour la technologie et l’innovation (CTI), les partenaires ont développé un système d’entraînement innovant destiné aux balayeuses.
Les objectifs du projet étaient ambitieux: la consommation d’énergie par rapport aux voitures diesel d’aujourd’hui devait être réduite de 45 %, le coût total du véhicule (achat, intérêts, exploitation) ne devait pas dépasser les coûts de la technologie actuelle. Pour y parvenir, les chercheurs et les ingénieurs de ces deux instituts ont remplacé la distribution d’énergie hydraulique par des moteurs électriques plus efficaces. Au lieu d’un moteur diesel muni d’une pompe hydraulique, c’est maintenant un petit moteur à gaz équipé d’un générateur de puissance qui sert d’entraînement. En outre, un système moderne de gestion de l’énergie contrôle l’interaction entre les composants.
Les résultats sont maintenant disponibles: par rapport à une balayeuse munie d’un moteur diesel classique, la balayeuse électrique hybride équipée d’un moteur au gaz naturel consomme moins de la moitié d’énergie au cours du cycle standard des balayeuses. Les émissions de CO2ont diminué de près de 60 %, en raison de la plus faible teneur en carbone du gaz naturel; avec l’addition de biogaz, ce chiffre pourrait encore être diminué. La consommation nettement plus faible, associée à la baisse du prix du carburant pour le gaz naturel, entraîne une réduction importante des coûts d’exploitation, qui compense de loin le coût d’investissement plus élevé.
 
Le projet de mise en œuvre dans la planification

Le système d’entraînement hybride est de conception modulaire; autrement dit, au lieu d’un moteur au gaz naturel, il serait aussi possible d’installer un moteur à essence, à gaz liquéfié ou au diesel. Si, à la place du moteur à combustion avec générateur de puissance, on mettait une pile à combustible à l’hydrogène ou une pile beaucoup plus grande, un fonctionnement purement électrique serait possible.
À l’avenir, ce concept modulaire d’entraînement permettra à Bucher Municipal de réagir aux divers besoins de ses clients.
 La direction de l’entreprise prévoit donc de développer et de fabriquer en série la plate-forme modulaire de cet entraînement hybride électrique. Elle a déjà entamé une étude de concept pour examiner une éventuelle commercialisation de cette nouvelle technologie. Pour ce faire, la batterie, le générateur de puissance embarqué et l’ensemble du véhicule nécessitent encore des efforts en matière de développement, afin d’en réduire les coûts, d’optimiser l’exploitation et le dimensionnement. En parallèle, les processus de production à Niederweningen seront analysés en vue d’une l’électrification des véhicules. L’objectif est de lancer sur le marché une balayeuse innovante dans un délai raisonnable.
 
Empa
8600 Dübendorf
Tél.: 058 765 11 11
www.empa.ch


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