Le Mercedes-Benz GLC F-Cell combine 24 ans d'expérience

Par rapport à la génération précédente de Mercedes à pile à combustible (classe B, disponible en petit nombre depuis 2011), le système à pile à combustible est 30 % plus compact et peut être installé dans le compartiment moteur normal tout en développant 40 % de puissance en plus. ... Les piles à combustible contiennent également 90 % de platine en moins et sont également 25 % plus légères. Avec 350 Newton mètres de couple et 147 kilowatts de puissance, le prototype GLC F-Cell répond instantanément à la pédale d'accélérateur, comme nous l'avons vu en tant que collègue ingénieur en chef sur un circuit de 40 kilomètres. Stuttgart. L'autonomie en mode H2 est de 437 kilomètres (NEDC en mode hybride) et de 49 kilomètres en mode batterie (NEDC en mode batterie). Et grâce à la technologie conventionnelle actuelle de réservoir d'hydrogène de 700 bars, le GLC F-Cell peut être chargé en seulement trois minutes.

La pile à combustible hybride rechargeable combine les avantages des deux technologies de conduite zéro émission et optimise l'utilisation des deux sources d'énergie pour répondre aux exigences de conduite actuelles. En mode hybride, le véhicule est alimenté par les deux sources d'alimentation. La consommation d'énergie maximale est contrôlée par la batterie, de sorte que les piles à combustible peuvent fonctionner avec une efficacité optimale. En mode F-Cell, l'électricité des piles à combustible maintient constamment la batterie haute tension chargée, ce qui signifie que l'électricité des piles à combustible à hydrogène est presque exclusivement utilisée pour la conduite, et c'est un moyen idéal pour économiser l'électricité de la batterie pour certains situations de conduite. En mode batterie, le véhicule est entièrement alimenté en électricité. Le moteur électrique est alimenté par une batterie et les piles à combustible sont éteintes, ce qui est préférable pour les courtes distances. Enfin, il existe un mode de charge dans lequel la charge de la batterie haute tension est prioritaire, par exemple lorsque l'on souhaite charger la batterie jusqu'à son autonomie totale maximale avant de décharger l'hydrogène. De cette façon, on peut aussi se constituer une réserve de puissance avant de monter ou avant une sortie très dynamique. La transmission du GLC F-Cell est très silencieuse, ce à quoi nous nous attendions, et l'accélération est instantanée dès que l'on appuie sur la pédale d'accélérateur, comme c'est le cas avec les véhicules électriques. Le châssis est ajusté pour éviter une trop grande inclinaison de la carrosserie et fonctionne de manière très satisfaisante, également grâce à la répartition idéale du poids entre les deux essieux de presque 50-50.

En termes de régénération d'énergie, la charge de la batterie est passée de 30 à 91% en montée après seulement 51 kilomètres, mais en descente en raison du freinage et de la récupération, elle est remontée à 67%. Sinon, la conduite est possible avec trois étapes de régénération, que nous contrôlons à l'aide de leviers à côté du volant, très similaires à ceux auxquels nous sommes habitués dans les voitures à transmission automatique.

Mercedes-Benz a présenté son premier véhicule à pile à combustible en 1994 (NECA 1), suivi de plusieurs prototypes, dont la Mercedes-Benzon Classe A en 2003. En 2011, l'entreprise a organisé un voyage autour du monde. F-Cell World Drive, et en 2015, dans le cadre de l'étude F 015 Luxury and Motion, ils ont introduit un système de pile à combustible hybride rechargeable pour 1.100 XNUMX kilomètres de conduite zéro émission. Le même principe s'applique désormais à la Mercedes-Benz GLC F-Cell, qui devrait prendre la route en éditions limitées avant la fin de cette année.

Les réservoirs d'hydrogène fabriqués à Mannheim sont installés en lieu sûr entre les deux essieux et sont en outre protégés par un cadre auxiliaire. L'usine Daimler d'Untertürkheim produit l'ensemble du système de piles à combustible, et le stock d'environ 400 piles à combustible provient de l'usine Mercedes-Benz Fuell Cell (MBFG) en Colombie-Britannique, la première usine entièrement dédiée à la production et à l'assemblage de combustible. piles de cellules. Enfin : la batterie lithium-ion provient de la filiale de Daimler Accumotive en Saxe, en Allemagne.

Interview : Jürgen Schenck, directeur du programme Véhicules électriques chez Daimler

L'une des contraintes techniques les plus difficiles dans le passé a été le fonctionnement du système à basse température. Pouvez-vous démarrer cette voiture à 20 degrés Celsius en dessous de zéro ?

Bien sûr vous pouvez. Nous avons besoin d'un préchauffage, d'une sorte de chauffage, pour préparer le système de pile à combustible. C'est pourquoi nous commençons à conduire avec un démarrage rapide avec une batterie, ce qui est bien sûr également possible à des températures inférieures à 20 degrés en dessous de zéro. Nous ne pouvons pas utiliser toute la puissance disponible, et nous devons rester pendant le warm-up, mais au début il y a environ 50 "chevaux" disponibles pour conduire la voiture. Mais d'un autre côté, nous proposerons également un chargeur plug-in et le client aura la possibilité de préchauffer la pile à combustible. Dans ce cas, toute la puissance sera initialement disponible. Le préchauffage peut également être réglé via l'application pour smartphone.

Le Mercedes-Benz GLC F-Cell est-il équipé d'une transmission intégrale ? Quelle est la capacité d'une batterie lithium-ion ?

Le moteur est sur l'essieu arrière, donc la voiture est à propulsion arrière. La batterie a une capacité nette de 9,1 kilowattheures.

Où le ferez-vous ?

A Brême, en parallèle avec une voiture à moteur thermique. Les chiffres de production seront faibles car la production est limitée à la production de piles à combustible.

Où placerez-vous le GLC F-Cell à un prix abordable ?

Le prix sera comparable à celui d'un modèle diesel hybride rechargeable avec des spécifications similaires. Je ne peux pas vous dire le montant exact, mais il doit être raisonnable, sinon personne ne l'aurait acheté.

Près de 70.000 XNUMX €, combien vaut la Toyota Mirai ?

Notre véhicule diesel hybride rechargeable que j'ai mentionné sera disponible dans ce domaine, oui.

Quelles garanties donnerez-vous à vos clients ?

Il aura une garantie complète. La voiture sera disponible dans le cadre d'un programme de location à service complet, qui comprendra également des garanties. Je m'attends à ce que ce soit environ 200.000 10 km ou XNUMX ans, mais comme ce sera un bail, ce ne sera pas si important.

Combien pèse la voiture ?

Il est proche d'un crossover hybride rechargeable. Le système de pile à combustible est comparable en poids à un moteur à quatre cylindres, le système hybride rechargeable est similaire, au lieu d'une transmission automatique à neuf vitesses, nous avons un moteur électrique sur l'essieu arrière, et au lieu d'un réservoir en étain de de l'essence. ou diesel - réservoirs d'hydrogène en fibre de carbone. Il est globalement légèrement plus lourd en raison du cadre qui supporte et protège le réservoir d'hydrogène.

Quelles sont selon vous les principales caractéristiques de votre véhicule à pile à combustible par rapport à ce que les Asiatiques ont déjà introduit sur le marché ?

Évidemment, parce qu'il s'agit d'un hybride rechargeable, il résout l'un des principaux problèmes affectant la réception des véhicules à pile à combustible. En leur offrant une autonomie de vol de 50 kilomètres avec juste une batterie, la plupart de nos clients pourront conduire sans avoir besoin d'hydrogène. Alors ne vous inquiétez pas du manque de stations de recharge d'hydrogène. Cependant, les stations hydrogène devenant de plus en plus courantes sur les longs trajets, l'utilisateur peut facilement et rapidement remplir complètement les réservoirs.

En termes de coûts d'exploitation, quelle est la différence entre utiliser une voiture à batteries ou à hydrogène ?

Le fonctionnement complet sur batterie est moins cher. En Allemagne, il coûte environ 30 centimes le kilowattheure, soit environ 6 euros aux 100 kilomètres. Avec l'hydrogène, le coût s'élève à 8-10 euros aux 100 kilomètres, compte tenu de la consommation d'environ un kilogramme d'hydrogène aux 100 kilomètres. Cela signifie que conduire à l'hydrogène coûte environ 30 % plus cher.

Entretien : prof. Dr Christian Mordic, directeur des piles à combustible de Daimler

Christian Mordik dirige la division des piles à combustible de Daimler et est directeur général de NuCellSys, la filiale de Daimler pour les piles à combustible et les systèmes de stockage d'hydrogène pour les automobiles. Nous lui avons parlé de l'avenir de la technologie des piles à combustible et de la pré-production GLC F-Cell.

Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) sont considérés comme l'avenir de la propulsion. Qu'est-ce qui empêche cette technologie de se banaliser ?

Lorsqu'il s'agit de la valeur marchande des systèmes de piles à combustible automobiles, plus personne ne doute de leurs performances. L'infrastructure de recharge continue d'être la principale source d'incertitude pour les clients. Cependant, le nombre de pompes à hydrogène augmente partout. Avec la nouvelle génération de notre véhicule basé sur le Mercedes-Benz GLC et l'intégration de la technologie de connectivité, nous avons obtenu une augmentation supplémentaire de l'autonomie et des capacités de charge. Bien sûr, les coûts de production sont un autre aspect, mais là aussi nous avons fait des progrès significatifs et voyons clairement ce qui peut être amélioré.

Actuellement, l'hydrogène pour la propulsion par pile à combustible continue d'être principalement dérivé de sources d'énergie fossiles telles que le gaz naturel. Ce n'est pas encore tout à fait vert, n'est-ce pas ?

En fait, ce n'est pas le cas. Mais ce n'est que la première étape pour montrer que la conduite avec des piles à combustible sans émissions locales peut être la bonne alternative. Même avec de l'hydrogène dérivé du gaz naturel, les émissions de dioxyde de carbone sur l'ensemble de la chaîne pourraient être réduites d'un bon 25 %. Il est important que nous puissions produire de l'hydrogène sur une base verte et qu'il existe en effet de nombreuses façons d'y parvenir. L'hydrogène est un vecteur idéal pour stocker l'énergie éolienne et solaire, qui ne sont pas produites en continu. Avec une part toujours croissante de sources d'énergie renouvelables, l'hydrogène jouera un rôle de plus en plus important dans le système énergétique global. Par conséquent, il deviendra de plus en plus attractif pour le secteur de la mobilité.

Votre implication dans le développement de systèmes de piles à combustible fixes joue-t-elle un rôle ici ?

Exactement. Le potentiel de l'hydrogène est plus large que seulement dans l'automobile, par exemple dans les secteurs des services, de l'industrie et des ménages, est évident et nécessite le développement de nouvelles stratégies. Les économies d'échelle et la modularité sont ici des facteurs importants. En collaboration avec notre incubateur innovant Lab1886 et nos experts en informatique, nous développons actuellement des prototypes de systèmes d'alimentation de secours pour les centres informatiques et autres applications fixes.

Quelles sont vos prochaines étapes ?

Nous avons besoin de normes industrielles uniformes pour pouvoir passer à la production de véhicules à grande échelle. Dans les développements ultérieurs, la réduction des coûts des matériaux revêtira une importance particulière. Cela comprend une réduction supplémentaire des composants et la proportion de matériaux coûteux. Si nous comparons le système actuel avec le système Mercedes-Benz Classe B F-Cell, nous avons déjà beaucoup accompli - déjà en réduisant la teneur en platine de 90 %. Mais nous devons avancer. L'optimisation des processus de fabrication permet toujours de réduire les coûts, mais il s'agit plutôt d'économies d'échelle. Les collaborations, les projets multi-fabricants tels que Autostack Industrie et les investissements mondiaux attendus dans la technologie y contribueront certainement. Je crois que d'ici le milieu de la prochaine décennie et certainement après 2025, l'importance des piles à combustible en général augmentera, et elles seront particulièrement importantes dans le secteur des transports. Mais cela ne se produira pas sous la forme d'une explosion soudaine, car les piles à combustible sur le marché mondial continueront probablement à n'occuper qu'un pourcentage à un chiffre. Mais même des montants modestes aident à établir des normes qui sont particulièrement importantes pour la réduction des coûts.

Qui est l'acheteur cible d'un véhicule à pile à combustible et quel rôle joue-t-il dans le portefeuille de groupes motopropulseurs de votre entreprise ?

Les piles à combustible intéressent particulièrement les clients qui ont besoin chaque jour d'une longue autonomie et qui n'utilisent pas de pompes à hydrogène. Cependant, pour les véhicules en milieu urbain, la propulsion électrique à batterie est actuellement une très bonne solution.

Le GLC F-Cell est quelque chose de spécial dans le monde entier en raison de sa propulsion hybride rechargeable. Pourquoi avez-vous combiné la technologie des piles à combustible et celle des batteries ?

Nous avons souhaité profiter de l'hybridation plutôt que de choisir entre A ou B. La batterie présente trois avantages : nous pouvons récupérer de l'électricité, de l'énergie supplémentaire est disponible lors des accélérations, et l'autonomie est augmentée. La solution de connectivité aidera les conducteurs dans les premières étapes du développement de l'infrastructure lorsque le réseau de pompes à hydrogène est encore insuffisant. Sur 50 kilomètres, vous pouvez recharger votre voiture à domicile. Et dans la plupart des cas, cela suffit pour arriver à votre première pompe à hydrogène.

Le système de pile à combustible est-il plus ou moins complexe qu'un moteur diesel moderne ?

Les piles à combustible sont également complexes, peut-être même légèrement plus petites, mais le nombre de composants est à peu près le même.

Et si vous compariez les coûts ?

Si le nombre d'hybrides rechargeables et de piles à combustible produits était le même, ils seraient déjà au même niveau de prix aujourd'hui.

Alors, les véhicules hybrides rechargeables à pile à combustible sont-ils la réponse à l'avenir de la mobilité ?

Vous pourriez certainement être l'un d'entre eux. Les batteries et les piles à combustible forment une symbiose car les deux technologies se complètent très bien. La puissance et la réponse plus rapide des batteries soutiennent les piles à combustible qui trouvent leur plage de fonctionnement idéale dans les situations de conduite qui nécessitent une augmentation constante de la puissance et une plus grande autonomie. À l'avenir, une combinaison de batteries flexibles et de modules de pile à combustible sera possible, en fonction du scénario de mobilité et du type de véhicule.