Même les moteurs de poids lourds doivent être mis sur le banc d'essai pour vérifier la qualité des gaz d'échappement requise à chaque point de fonctionnement et leur consommation de carburant réduite. Du 27 février au 5 mars 2022, SYSTEMS & COMPONENTS, qui se déroule dans le cadre du salon Agritechnica en Allemagne, présentera les optimisations de l'efficacité énergétique de la dernière génération de moteurs tout-terrain. Les fournisseurs de technologie qui exposeront à Hanovre offrent une vaste compétence système, englobant une technologie intelligente de post-traitement et d'injection des gaz d'échappement pour le diesel, le biodiesel ou le gaz liquéfié.
(DLG) Bien que les moteurs à combustion, en particulier les moteurs diesel, soient largement considérés comme en voie d'extinction dans le débat public, ils sont loin d'être terminés dans le secteur tout-terrain, où ils représentent une haute disponibilité, une fiabilité et de faibles coûts d'exploitation avec des longévité même dans les conditions les plus difficiles. Outre les facteurs spécifiques à l'industrie, ce sont surtout l'efficacité et les exigences légales de réduction des polluants qui sont les moteurs technologiques. Les progrès réalisés dans le développement des moteurs pour optimiser les machines de travail mobiles en termes de consommation de carburant et d'émissions seront l'un des thèmes centraux de SYSTEMS & COMPONENTS, qui se déroulera pour la cinquième fois en parallèle avec Agritechnica à Hanovre, en Allemagne.
Moins d'émissions à haut rendement
Pratiquement tous les fournisseurs de moteurs à combustion conventionnels seront présents sur place à Hanovre avec un large éventail de solutions pour permettre aux clients OEM de se conformer aux réglementations strictes en matière d'émissions d'échappement conformément aux normes européennes Off-Highway Stage V et américaines Off-Highway Tier 4 final. Beaucoup de ces nouveaux développements poursuivent systématiquement le principe du downsizing : les composants éprouvés pour l'injection de carburant (système à rampe commune), la gestion du moteur et de l'air ainsi que le post-traitement des gaz d'échappement ainsi que les moteurs plus petits forment des centrales électriques économes en carburant.
Les fournisseurs sont très attentifs à la modularité de leurs motorisations. Les composants avec montage flexible permettent différentes options d'installation et une intégration du système en fonction des besoins. Les versions diffèrent, par exemple, en raison des fixations de ventilateur et des entraînements par courroie, des couvercles de culasse et des carters d'huile en plastique et en aluminium, jusqu'aux turbocompresseurs avec soupape de décharge ou contrôle de la pression de suralimentation à géométrie variable de la turbine. Contrairement à leurs homologues diesel, les moteurs fonctionnant au gaz naturel sont équipés d'une recirculation des gaz d'échappement refroidis. Afin de se conformer aux réglementations sur les émissions, les moteurs sont équipés d'un système de post-traitement des gaz d'échappement composé d'un filtre à particules diesel (DPF), d'une réduction catalytique sélective (SCR) et d'un catalyseur d'oxydation diesel (DOC).
Avec du biométhane pour une mobilité climatiquement neutre
Cependant, les différentes exigences imposées aux machines mobiles telles que les tombereaux, les excavatrices mobiles, les tracteurs ou les moissonneuses-batteuses signifient également qu'il n'y a pas de solution de moteur commune. Dans ce contexte, l'ouverture à la technologie sera des maîtres-mots importants chez SYSTEMS & COMPONENTS lors de l'évaluation du portefeuille de moteurs. Outre les moteurs diesel, une gamme d'autres concepts tels que l'hybride parallèle, le prolongateur d'autonomie, l'hybride rechargeable et les systèmes entièrement électriques seront donc également présentés sur la plate-forme B2B à Hanovre. Lors du salon, l'accent sera mis davantage sur les carburants alternatifs, qui visent à ouvrir la voie à une mobilité climatiquement neutre. Entre autres, des moteurs au gaz naturel conçus spécifiquement pour les applications tout-terrain dans les machines agricoles et de construction seront également exposés. Dans des conditions de fonctionnement réelles, ces moteurs produisent environ dix pour cent de moins de dioxyde de carbone que les moteurs diesel.
Dans ce processus, l'utilisation du biométhane se déplace de plus en plus dans l'agriculture, comme l'a démontré le New Holland T6 Methane Power – le premier tracteur de production en volume au monde fonctionnant à 100 % de méthane. À l'intérieur, un moteur six cylindres de FPT Industrial d'une cylindrée de 6.7 litres utilise du gaz naturel comprimé (CNG), liquéfié (GNL) ou renouvelable (biométhane) et est conforme à la norme d'émissions européenne Stage V, grâce à l'utilisation de un pot catalytique à trois voies. Les premiers tracteurs devraient être livrés au cours des prochains mois de 2021, avec un nombre impressionnant de précommandes devant être produites et livrées cette année. À l'avenir, le ravitaillement en carburant sera donc possible dans la propre installation de biogaz de la ferme, à condition qu'un conditionneur de gaz correspondant soit disponible. Si la plante fermente en plus du fumier liquide ou solide, le bilan CO2 peut même être négatif.
Les carburants synthétiques comme nouvelle option
Les carburants synthétiques offrent une solution potentielle dans le scénario zéro carbone qui a été relativement négligé jusqu'à présent. De tels combustibles peuvent être produits en utilisant de l'électricité régénérative. Le principal avantage de ces e-carburants à base de puissance-à-liquide est leur densité énergétique élevée, en particulier par rapport aux systèmes de batterie. L'arrière-plan est que, si les petits véhicules utilitaires à usage agricole peuvent être entièrement électrifiés, il s'agit d'un énorme défi pour les machines de travail mobiles à usage intensif. L'électrification partielle de la transmission en parallèle avec des moteurs plus petits alimentés à l'aide de carburants synthétiques est une possibilité pour obtenir des réductions de CO2 pertinentes. Un exemple en est le méthanol, produit de manière régénérative, qui pourrait être utilisé en remplacement direct pour le secteur hors route. Le défi posé par les e-fuels est leur besoin en électricité régénérative pour une électrolyse neutre en CO2 et le fait qu'elle n'est pas disponible en quantité suffisante à l'heure actuelle. Cet aspect important sur la voie d'un avenir climatiquement neutre sera discuté par des ingénieurs et des experts dans les forums d'experts « Future Lounge » de SYSTEMS & COMPONENTS.
Pendant longtemps, l'hydrogène a joué un rôle secondaire dans le développement de concepts d'entraînement neutres en CO2 dans le secteur hors route. La conversion complexe d'autres formes d'énergie en hydrogène semblait trop complexe pour atteindre l'objectif. Cependant, depuis que l'Union européenne a lancé l'« Alliance européenne pour l'hydrogène propre » (ECH2A) en juillet 2020, l'attention de l'industrie se porte de plus en plus sur ce sujet, et non sans raison puisque l'hydrogène produit de manière régénérative convient non seulement comme combustible pour les piles à combustible, mais peut également être utilisé directement dans les moteurs à combustion et les turbines à gaz. Étant donné que l'hydrogène est un carburant qui ne contient pas de carbone, seules des émissions minimes sont générées principalement par l'huile de graissage brûlée. Grâce à ses basses températures des gaz d'échappement, les émissions d'oxydes d'azote sont déjà inférieures aux valeurs limites, même sans post-traitement des gaz d'échappement. Un fonctionnement efficace et allégé se traduit en outre par un avantage de consommation par rapport aux moteurs à combustion conventionnels.
Les moteurs à hydrogène accélèrent
Alors, à quoi ressemble la transmission à hydrogène idéale pour une pelle hydraulique ? SYSTEMS & COMPONENTS vise à répondre à cette question avec les adaptations moteur et turbo moteur nécessaires pour y parvenir. Le motoriste Deutz a déjà présenté un tel prototype comme alternative à la technologie des piles à combustible : le TCG 7.8 H2. La variante à hydrogène du moteur six cylindres en ligne pour machines agricoles peut également être utilisée dans diverses configurations hybrides en combinaison avec des entraînements électriques. La recette du succès des moteurs à combustion sans CO2 consiste en une injection efficace, une combustion pauvre, une recirculation des gaz d'échappement, une suralimentation et un convertisseur catalytique spécial à hydrogène. Un projet mené à l'Institut für Kolbenmaschinen (Institut des moteurs à piston) du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) est également exemplaire dans ce contexte. Il étudie le potentiel des futures méthodes de combustion en utilisant l'exemple des véhicules utilitaires lourds. Pour ce faire, l'hydrogène est injecté, dans un premier temps, dans la tubulure d'admission du moteur puis plus tard, après conversion du moteur, directement dans le cylindre. Grâce à ce processus, le directeur de l'institut, le professeur Thomas Koch, et son équipe de scientifiques sont en mesure d'analyser l'influence de la formation du mélange sur la combustion. L'objectif est d'établir sur cette base les futures feuilles de route technologiques des motorisations des véhicules utilitaires et de déterminer les enjeux techniques liés à la mise en œuvre des moteurs à hydrogène.
Le mix moteur du futur
Les performances des véhicules tout-terrain modernes reposent sur le fonctionnement fiable et précis des moteurs. Le moteur diesel restera le moteur de choix dans le mix technologique dans un avenir prévisible, mais il a désormais de la concurrence. Qu'elles soient au gaz, hybrides ou électriques, en ce qui concerne le thème directeur SYSTEMS & COMPONENTS « L'efficacité verte – inspirée par les solutions », les solutions présentées à Hanovre contribueront à unir les exigences du marché et les réglementations en matière d'émissions.
SYSTEMS & COMPONENTS a lieu au sein d'Agritechnica, le plus grand salon au monde pour machines agricoles, à Hanovre, en Allemagne, du 27 février au 5 mars 2022.Réduction des émissions et de la consommation de carburant : de nouveaux concepts de moteurs pour les applications tout-terrain associent performances et protection du climat