La stratégie de propulsion de General Motors : diversité énergétique

• La diversité énergétique est la clé vers une solution à l’échelon mondial
• Technique de moteur plus efficiente et propulsion alternative
• E-Flex et piles à combustible comme solution d’avenir

Pour General Motors, la stratégie environnementale constitue une priorité absolue. Tout comme dans le passé, GM travaille intensivement à la limitation des émissions de ses véhicules.

La stratégie environnementale de General Motors est basée sur le principe de la diversité énergétique. Au vu de la grande diversité de sources d’énergie à l’échelon mondial, il devient de plus en plus évident que LA solution mondiale n’existe pas. Avec sa stratégie environnementale, GM poursuit un objectif évident : la diversification mondiale du mix d’énergies, au lieu de se concentrer sur des technologies individuelles.

À court terme, GM prévoit d’investir dans le développement d’une série de technologies qui limitent rapidement la consommation de carburant et les émissions. Pour atteindre cet objectif, GM mise sur deux paquets de mesures stratégiques : premièrement, rendre les moteurs à combustion interne conventionnels plus efficients et plus économiques par des mesures techniques, et deuxièmement, faire usage d’un plus grand nombre de carburants alternatifs.

Outre ces développements, General Motors accélère et augmente également les investissements dans les véhicules à propulsion électrique, y compris la technologie des piles à combustible.

Technique de moteurs plus efficiente

General Motors poursuit ses efforts pour rendre les moteurs à combustion interne plus efficients. Ainsi, rien qu’en Europe, GM investira dans le courant des cinq prochaines années quelque 700 millions d’euros dans le développement de moteurs et de transmissions. Entre 2007 et 2012, GME lancera 16 nouvelles familles de moteurs avec au total 93 variantes sur le marché, plus dix familles de transmissions avec 48 variantes. Le premier exemple de ces développements est le nouveau moteur diesel 2.9 V6 que GM a présenté au salon de Genève en 2007. La première application de série de ce moteur est prévue pour 2009 dans la nouvelle Cadillac CTS.

Récemment, Opel a donné le signal de départ de la première phase de sa stratégie environnementale à long terme ecoFLEX. Celle-ci vise à proposer dans chaque gamme de modèles à haut volume une version ecoFLEX, avec de très faibles émissions de dioxyde de carbone, qui associe de faibles valeurs de consommation et d’émissions à de faibles coûts d’exploitation et un grand plaisir de conduire.

Outre les versions ecoFLEX, Opel propose encore un large éventail de véhicules qui donnent le ton dans leur catégorie en termes de consommation de carburant et d’émissions. Le concept de moteur ‘Eco-Turbo’ forme la base des moteurs à essence et diesel perfectionnés d’Opel. Les moteurs Eco-Turbo s’appuient sur le principe du ‘downsizing’ – des moteurs turbocompressés de cylindrées relativement faible – et remplacent de plus en plus les groupes propulseurs avec un plus grand déplacement des pistons. De moindres frictions et un rendement thermique plus élevé en sont les résultats. Les moteurs Eco-Turbo se caractérisent par une plage de régime utile plus économique, avec pour conséquence qu’ils consomment moins de carburant et émettent moins de CO2. Dans la gamme Astra, par exemple, le 1.6 turbo ECOTEC (132 kW/180 ch) a remplacé le 2.0 turbo (125 kW/170 ch) au printemps de 2007. Le plus petit moteur consomme 14 pour cent moins de carburant que le deux litres, et émet par conséquent moins de CO2. Le nouveau turbodiesel 1.7 CDTI (92 kW/ 125 ch) consomme sept pour cent moins de carburant que le 1,9 litre (88 kW/120 ch). Ce moteur Eco-Turbo délivre en outre de meilleures performances.

Les moteurs à essence de forte cylindrée sont progressivement remplacés par des groupes propulseurs à injection directe d’essence. La gamme actuelle des moteurs à injection directe d’Opel comprend un 2.2 DIRECT ECOTEC et un 2.0 turbo ECOTEC à technologie de pointe. Le moteur turbocompressé de 2,0 litres de l’Opel GT développe une puissance impressionnante de 132 ch par litre et est équipé du système
‘Cam-Phase’ (distribution à calage variable), un système qui, en combinaison avec d’autres mesures, assure une réduction supplémentaire de la consommation de trois pour cent. La technologie Cam-Phase est également utilisée sur les moteurs 1.6 ECOTEC et 1.8 ECOTEC de l’Astra, du Zafira, de la Vectra et du Signum.

Technologie hybride

GM travaille aussi à des solutions hybrides. Cet automne, les versions hybrides de la Chevrolet Tahoe et de la GMC Yukon débarquent avec le premier système hybride bimodal au monde, qui permettra de réaliser des économies de l’ordre de 40 % par rapport aux actuels moteurs à essence. Ce système est essentiellement une transmission électrique variable avec deux modes d’entraînement hybrides. Les prestations, la plus faible consommation de carburant et les dimensions plus efficientes du système bimodal entièrement hybride offrent des possibilités pour un grand nombre d’applications pour une offre étendue de véhicules et de cycles d’entraînement.

Un Saturn Vue Green Line Hybrid avec raccordement à fiche (‘plug-in’) est également prévu au programme. Ce modèle dispose d’un potentiel suffisant pour devenir deux fois plus économique que n’importe quel autre SUV actuel.

Carburants alternatifs

Dans le cadre du développement de la diversité énergétique, General Motors prévoit une extension considérable de l’offre de véhicules entraînés par des carburants alternatifs. Ainsi, la marque de pointe suédoise Saab étend cette année son offre de moteurs écologiques BioPower à l’ensemble de sa gamme. Actuellement, quelque 85 pour cent des 9-5 et 50 pour cent des 9-3 en Suède sont équipées de la technologie Biopower. Chez Cadillac, une version bioéthanol est prévue à partir de l’automne de 2007 et, en 2010, des voitures E85 seront également disponibles chez Opel et Chevrolet.

Ainsi, lors de l’IAA 2007, Opel a présenté la Vectra Flexpower, une berline qui ne subit pas de modifications extérieures, mais qui est toutefois équipée d’un moteur turbocompressé de deux litres qui peut fonctionner au bioéthanol E85, à l’essence conventionnelle ou à un mélange des deux. Le système de gestion de moteur de la Flexpower règle la position du papillon des gaz, le volume d’air ainsi que le moment d’injection et le point d’allumage en fonction du mélange de carburant. Cette régulation continue résulte en des performances élevées et fiables.

Une autre alternative est le gaz naturel. Opel propose actuellement deux modèles en Belgique qui sont équipés de cette technologie particulièrement écologique et rentable. Le Zafira GNC et le Combo GNC (Gaz Naturel Comprimé) ne consomment respectivement que 5,0 et 4,9 kg de gaz naturel aux 100 kilomètres (cela correspond respectivement à 138 et 133 g de CO2 par km). Dans la variante GNC, le Zafira à sept places n’émet par conséquent que 20 g de CO2 par kilomètre et par place assise. Les automobiles fonctionnant au gaz naturel se distinguent par leurs faibles coûts d’exploitation inégalés, émettent 80 % de moins que ce que les normes d’émission les plus sévères prescrivent, autorisent un rayon d’action pouvant atteindre 380 kilomètres avec un réservoir de gaz naturel plein, garantissent une exploitation illimitée de l’habitacle et du compartiment à bagages, offrent avec 69 kW/94 ch pratiquement la même puissance que le moteur à essence de base et disposent d’un réservoir à essence de réserve qui assure un maximum de 170 km d’autonomie supplémentaire pour une utilisation sans problème dans la circulation quotidienne normale. Le moteur GNC de 1,6 litre a été conçu pour le gaz naturel, le biogaz ou un mélange arbitraire des deux carburants. Opel prévoit en outre encore l’introduction d’un moteur « TNG » suralimenté plus puissant.

Technologie hybride

En plus du gaz naturel et du bioéthanol comme carburants alternatifs, GM travaille aussi à des solutions hybrides. Cet automne, les versions hybrides de la Chevrolet Tahoe et de la GMC Yukon débarquent avec le premier système hybride bimodal au monde, qui permettra de réaliser des économies de l’ordre de 40 % par rapport aux actuels moteurs à essence. Ce système est essentiellement une transmission électrique variable avec deux modes d’entraînement hybrides. Les prestations, la plus faible consommation de carburant et les dimensions plus efficientes du système bimodal entièrement hybride offrent des possibilités pour un grand nombre d’applications pour une offre étendue de véhicules et de cycles d’entraînement.

Un Saturn Vue Green Line Hybrid avec raccordement à fiche (‘plug-in’) est également prévu au programme. Ce modèle dispose d’un potentiel suffisant pour devenir deux fois plus économique que n’importe quel autre SUV actuel.

E-Flex et piles à combustible comme solutions d’avenir

Avec la Chevrolet Volt et l’Opel Flextreme, GM a présenté cette année des véhicules dont le système E-Flex innovateur autorise l’installation de diverses sources d’énergie dans un châssis commun à entraînement électrique. E-Flex est une nouvelle famille de systèmes d’entraînement électriques de GM, qui a été spécialement développée pour de futures petites et moyennes automobiles.
Le « E » signifie « Entraînement électrique », le terme « Flex » reflète la capacité d’adaptation au type de propulsion. Ce système autorise un usage souple d’une grande variété de sources d’électricité : du courant de secteur, en passant par un générateur entraîné par un petit moteur à combustion interne fonctionnant au bioéthanol ou au biodiesel, jusqu’aux piles à combustible. Le système de propulsion d’un véhicule peut ainsi être adapté avec précision aux besoins et à l’infrastructure de marchés déterminés. Ainsi, au Brésil, un automobiliste peut utiliser le bioéthanol comme carburant pour le générateur. Un client de Shanghai peut quant à lui utiliser l’hydrogène généré par l’énergie solaire pour produire de l’électricité dans une pile à combustible, alors qu’en Suède, on peut utiliser le biodiesel produit à base de bois. L’objectif consiste à supporter une diversification mondiale du mélange énergétique au lieu de se concentrer sur des technologies individuelles.

Une percée technique qui est encore indispensable pour la conversion du concept dans un véhicule de série est une puissante batterie aux ions de lithium. Les experts prévoient que de telles batteries seront prêtes à la production de série entre 2010 et 2012. Début mai, GM a conclu d’importantes alliances avec deux entreprises pour travailler au concept : Continental Automotive Systems, à Francfort, une partie de l’établissement allemand de la Continental AG, doit poursuivre le développement des batteries aux ions de lithium ; Compact Power Inc., dont le siège social est établi à Troy, dans le Michigan, se charge de l’intégration des batteries dans le véhicule complet.

Technologie des piles à combustible

Avec toutes ces mesures et technologies, General Motors poursuit un objectif évident : la pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène à l’aide de laquelle les véhicules ne produisant absolument aucune émission peuvent devenir réalité. Les ingénieurs travaillent déjà depuis des années avec acharnement à la poursuite du développement de cette technologie afin d’atteindre sa maturité pour la production de série. GM a déjà investi plus d’un milliard de dollars US dans cette technologie. « Actuellement, la cellule de recherche du département Fuel Cell Activities (FCA) est intégrée dans le développement de série régulier et se voit ainsi attribuer une signification centrale au sein du consortium, » souligne Carl-Peter Forster, président de General Motors Europe. « Nous nous préparons ainsi à la production de série de la pile à combustible. » Plus de 400 de ces ingénieurs se chargeront de faire avancer le développement au sein de l’organisation Powertrain, et encore 100 autres ingénieurs se chargent d’ores et déjà du développement de produit à l’échelon mondial et s’emploient dès à présent à intégrer les piles à combustible dans les modèles futurs de GM.
Sur la base de plusieurs projets, GM a déjà prouvé que ses ingénieurs ont déjà quitté depuis longtemps le stade des essais de laboratoire. Ainsi, l’HydroGen3, sur la base de l’Opel Zafira, sillonne déjà depuis deux ans les rues de Berlin comme véhicule de service clientèle du fabricant de meubles suédois Ikea. Récemment, la Chevrolet Sequel a encore établi un record mondial aux États-Unis en parcourant 300 miles, donc environ 480 kilomètres, avec un prototype avec un seul plein d’hydrogène dans la circulation normale. Ainsi, la Sequel a parcouru une distance qu’un automobiliste moyen s’attend à pouvoir rouler sans devoir faire l’appoint de carburant.

L’étape suivante dans la maturation de série de la technologie de la pile à combustible a été marquée par la présentation de la GM HydroGen4 – la version européenne de la Chevrolet Equinox Fuel Cell – à l’IAA.

Le groupe de la pile à combustible de l’HydroGen4 se compose de 440 cellules connectées en série. L’ensemble du système produit une puissance électrique de 93 kW. À l’aide d’un moteur électrique synchrone de 73 kW/100 ch, l’HydroGen4 accélère de 0 à 100 km/h en quelque 12 secondes. Cette voiture à traction avant atteint une vitesse de pointe d’environ 160 km/h. L’HydroGen4 est dotée d’un système de réservoirs comportant trois réservoirs soumis à une pression de 700 bars, fabriqués dans un matériau composite en fibre de carbone. Ceux-ci ont une capacité de 4,2 kg d’hydrogène, ce qui suffit pour une autonomie maximale de 320 kilomètres.

Dès cet automne, les premiers véhicules à pile à combustible d’un parc automobile de 100 Equinox seront mis en circulation aux États-Unis et feront l’objet d’un programme d’essai et de démonstration exhaustif. L’année prochaine, dix véhicules HydroGen4 feront l’objet d’un essai dans la circulation normale à Berlin.