AVL Racetech : moteur à hydrogène avec injection d’eau de 400 ch

Le 8 mars 2024, AVL Racetech, entreprise spécialisée dans le sport automobile et le développement, a annoncé une innovation qui semble tout droit sortie de la science-fiction : un moteur haute performance reposant sur l’hydrogène et une injection d’eau contrôlée. Avec 400 ch et un régime pouvant atteindre 6 500 tr/min, ce concept promet les sensations d’un moteur thermique tout en réduisant nettement les émissions. Une interrogation s’impose alors : les constructeurs et les pouvoirs publics ont-ils misé trop vite exclusivement sur les voitures électriques à batterie ?

Le fonctionnement de ce nouveau moteur

À proprement parler, il ne s’agit pas d’un « moteur à eau », mais d’un moteur à combustion à hydrogène doté d’une injection d’eau. Son principe est simple : l’hydrogène sert de carburant, tandis qu’un dispositif injecte de l’eau chauffée dans la chambre de combustion. Cette association est censée répondre simultanément à plusieurs limites des moteurs thermiques conventionnels.

• L’hydrogène fournit l’énergie et brûle sans émettre de CO₂ issu du carburant lui-même.
• L’eau chaude refroidit localement, régularise la combustion et autorise un taux de compression plus élevé.
• Résultat : davantage de puissance, moins d’émissions polluantes et un risque de cliquetis réduit.

AVL Racetech évoque une combustion nettement plus homogène. Plus la propagation de la flamme dans le cylindre est régulière, mieux le moteur exploite son carburant. L’idée rappelle les mécaniques de compétition, mais avec un vecteur énergétique entièrement différent.

« Avec environ 400 ch et 6 500 tr/min, le nouveau moteur à hydrogène vise clairement le niveau de performance des moteurs thermiques sportifs classiques, tout en ambitionnant un fonctionnement nettement plus propre. »

La turbopompe, pièce maîtresse de la technologie

La turbopompe constitue l’un des éléments essentiels du dispositif. Elle garantit l’arrivée de l’hydrogène et de l’eau dans le moteur avec la pression adéquate et au moment précis. Derrière cet aspect très technique se cache une condition déterminante en usage réel : le moteur ne peut rester stable, efficient et durable que si les flux, la température et les volumes injectés sont parfaitement maîtrisés.

C’est précisément sur ce point que les ingénieurs d’AVL Racetech concentrent leurs efforts. La turbopompe doit :

• doser l’hydrogène avec précision ;
• chauffer l’eau puis l’injecter de façon adaptée ;
• compenser les variations de pression qui surviennent à forte charge.

L’ensemble forme ainsi une sorte d’hybride entre moteur thermique classique, injection d’eau et technologie moderne de l’hydrogène. L’objectif consiste à générer beaucoup moins de CO₂ sur l’ensemble du cycle de vie qu’un moteur essence, tout en nécessitant moins de matières premières qu’une grosse batterie.

Une vraie nouveauté ? Les précédentes expérimentations

Cette idée ne surgit pas de nulle part. Des constructeurs comme BMW avaient déjà expérimenté l’injection d’eau il y a plusieurs années, notamment pour accroître les performances de moteurs turbocompressés. Les moteurs à combustion à hydrogène ont eux aussi régulièrement été étudiés, avant d’être généralement relégués au second plan par les politiques publiques, d’abord au profit de la pile à combustible, puis des voitures à batterie.

L’innovation d’AVL Racetech réside dans l’association de ces solutions :

Cette fusion de composants déjà connus dans une configuration haute performance rend l’approche particulièrement marquante. Soudain, les cartes pourraient être redistribuées dans la partie qui oppose les différentes motorisations.

Menace pour la voiture électrique ou simple projet de niche ?

La question centrale est la suivante : un tel moteur peut-il réellement évincer les voitures électriques ? À ce jour, la réponse honnête est qu’il ne le pourrait que dans certaines conditions.

« Le fait que les véhicules électriques à batterie soient réellement mis sous pression dépend moins de la technologie que des choix politiques, des infrastructures et des coûts. »

Les domaines où le nouveau moteur pourrait prendre l’avantage

Dans certains usages, le moteur à hydrogène paraît séduisant au premier abord :

• Ravitaillement rapide : l’hydrogène peut être ajouté en quelques minutes, à l’image de l’essence.
• Masse : il évite un pack de batteries pesant plusieurs tonnes, un avantage particulièrement important pour les sportives et les véhicules utilitaires.
• Émotion : sonorité, régime moteur et sensations de passage des rapports, soit une grande partie de ce qui manque à de nombreux passionnés dans une voiture électrique.
• Matières premières : une dépendance moindre au lithium, au nickel ou au cobalt.

Cette motorisation pourrait notamment constituer une alternative aux batteries en compétition automobile, pour les poids lourds et sur les longs trajets. Dans ces cas de figure, les motorisations électriques rencontrent des contraintes liées à l’autonomie, au temps de recharge ou au poids.

Les atouts persistants des voitures électriques à batterie

À l’inverse, plusieurs réalités continuent de favoriser les véhicules électriques :

• Les points de recharge se développent plus rapidement dans de nombreux pays que les stations à hydrogène.
• L’électricité coûte généralement moins cher que l’hydrogène, surtout lorsque le H₂ est « gris » et produit à partir de gaz naturel.
• Les voitures électriques affichent une efficacité très élevée : une faible part de l’énergie est perdue sous forme de chaleur.
• Les grands constructeurs ont déjà investi des milliards dans les usines de batteries et les plateformes dédiées.

Pour les trajets quotidiens classiques de 30 kilomètres, la voiture électrique reste difficile à battre. Le nouveau moteur vise plutôt les usages dans lesquels les solutions à batterie atteignent leurs limites.

Un moteur à hydrogène est-il réellement propre ?

Pendant son fonctionnement, ce moteur ne rejette pas de CO₂ provenant du carburant : lors de la combustion d’hydrogène pur, il produit avant tout de la vapeur d’eau. Toutefois, son véritable bilan climatique dépend de la manière dont l’hydrogène est fabriqué.

• Hydrogène vert : produit par électrolyse à partir d’électricité renouvelable, il est très favorable au climat.
• Hydrogène gris : fabriqué à partir de gaz naturel, il s’accompagne d’une forte empreinte de CO₂ en amont.
• Hydrogène bleu : associé à la capture du CO₂, il reste coûteux et controversé.

En outre, chaque étape qui transforme l’électricité en hydrogène, puis l’hydrogène en énergie de propulsion, entraîne des pertes d’efficacité. Une voiture à batterie utilise plus directement l’électricité renouvelable, tandis qu’un moteur à combustion à hydrogène impose des conversions supplémentaires. Le bilan climatique ne se limite donc pas à l’échappement : il faut considérer toute la chaîne, de l’éolienne jusqu’aux roues.

Les essais encore nécessaires pour le moteur AVL Racetech

Le moteur d’AVL Racetech n’en est encore qu’à un stade technologique préliminaire et ne constitue pas une solution prête pour la production en série. Les essais d’endurance seront déterminants. Ils devront notamment répondre aux questions suivantes :

• Quel est le rendement réel sur plusieurs plages de charge ?
• Quelles émissions sont effectivement produites, notamment en oxydes d’azote (NOx) ?
• Quel est le niveau d’usure en charge continue, en particulier sur les soupapes et les pistons ?
• Le moteur peut-il être intégré aux plateformes actuelles sans devoir tout redévelopper ?
• Quel est le coût du système complet face aux motorisations électriques et diesel ?

Ce n’est qu’une fois ces éléments clarifiés que l’on saura si les constructeurs sont prêts à changer réellement de direction, ou s’ils réserveront ce moteur à un rôle de vitrine technologique dans le sport automobile.

Ce que cette avancée pourrait changer pour les automobilistes

Pour beaucoup de personnes, une question domine : faut-il modifier ses choix d’achat ? À court terme, non. Ce nouveau moteur représente surtout le signe que la course aux motorisations n’est pas encore jouée.

« Acheter une voiture électrique aujourd’hui, c’est adopter une technologie déjà installée dans le quotidien. Le moteur à hydrogène relève davantage d’un aperçu de scénarios possibles pour l’avenir. »

Trois groupes pourraient trouver cette solution particulièrement intéressante :

• Les amateurs de voitures sportives, qui ont du mal à adhérer à l’univers silencieux de l’électrique.
• Les transporteurs et gestionnaires de flottes, attentifs à l’autonomie et au temps de ravitaillement.
• Les pays disposant d’importants surplus d’électricité renouvelable, capables de les transformer en hydrogène.

Pour eux, un moteur à combustion à hydrogène robuste pourrait devenir une option intéressante aux côtés de la pile à combustible et de la batterie, surtout si les usines de moteurs existantes peuvent être adaptées plutôt que fermées intégralement.

Les notions à connaître

De nombreux termes circulent autour de ce sujet et peuvent facilement être confondus. Voici un rappel rapide de trois notions essentielles :

• Moteur à combustion à hydrogène : moteur qui brûle l’hydrogène dans le cylindre comme l’essence, mais qui exige des systèmes d’injection et d’allumage différents.
• Pile à combustible : convertit chimiquement l’hydrogène en électricité afin d’alimenter un moteur électrique ; elle fonctionne très silencieusement.
• Injection d’eau : procédé consistant à injecter de l’eau dans l’admission ou dans le cylindre pour réduire la température et augmenter la puissance ou améliorer l’efficacité.

L’approche d’AVL Racetech combine en partie ces éléments au service d’un objectif clair : offrir davantage de puissance avec moins d’émissions, sans renoncer entièrement aux sensations familières des moteurs classiques.

L’avenir de cette idée dépendra désormais des kilomètres parcourus en conditions réelles, des orientations politiques et de la mise en place d’une infrastructure hydrogène viable. Une chose est certaine : ce nouveau moteur ébranle la domination apparemment solidement établie des voitures électriques à batterie et relance le débat sur la motorisation de demain.