En 1979, BMW, en coopération avec l’Établissement de recherche et d’essai allemand pour l’aéronautique et l’aérospatiale (le DFVLR, aujourd’hui devenu le DLR, le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique) a transformé pour la première fois une BMW 520/4 (année de construction 1975) en véhicule d’essai. Visuellement, il n’était pas différent des versions essence, mais son moteur quatre cylindres fonctionnait non pas à l’essence, mais à l’hydrogène. On sait donc depuis longtemps que l’utilisation de l’hydrogène dans un moteur à combustion est techniquement faible.
Depuis, l’hydrogène est une source d’énergie à part entière et, mieux encore, il peut être utilisé sans émissions locales. Le moteur électrique à pile à combustible, ou moteur à hydrogène, est une technologie captivante et une alternative sans émissions au moteur électrique à batterie (➜ Lire aussi : Le début d’une ère électrique) sans longs temps de recharge.
Comme les voitures électriques à batterie (BEV), les voitures à hydrogène (FCEV) possèdent un entraînement électrique – elles utilisent d’ailleurs le même moteur électrique. La principale différence réside dans la manière dont l’énergie est stockée : au lieu d’électricité dans la batterie, de l’hydrogène gazeux est stocké dans des réservoirs puis transformé par la pile à combustible en courant électrique utilisé pour l’entraînement.
Le principal avantage pour les conductrices et les conducteurs : cette voiture à hydrogène (➜ Lire aussi : Voiture à hydrogène : tout savoir maintenant) peut être rechargée en trois à quatre minutes seulement. Elle offre donc le même comportement d’utilisation que les voitures à combustion – avec tous les avantages de l’électromobilité.
Un travail pionnier : Le système d’entraînement à hydrogène de BMW produit en série
Pour BMW Group, l’engagement en faveur de l’hydrogène est l’expression de son ouverture technologique pour la mobilité de demain. Une longue aventure qui lui a permis d’acquérir une grande expérience. Les archives BMW comportent ainsi plus de 1 000 documents, publications et pièces témoignant du lien entre BMW et la technologie à l’hydrogène. Après plus de quarante ans de recherche, l’aventure de l’hydrogène chez BMW en est à une étape majeure : à partir de 2028, la première voiture à hydrogène de série de BMW circulera sur nos routes.
Le portefeuille d’entraînements de BMW comprendra ainsi cinq variantes (électrique, hybride rechargeable, essence, diesel et hydrogène) – un immense jalon et la preuve de l’ouverture technologique de BMW.
À cette occasion, nous revenons sur les temps forts de l’engagement de BMW pour la technologie de l’hydrogène – innovations importantes, voitures marquantes et développements uniques.
1980 – la BMW Série 7
En 1980, une BMW Série 7 est la première voiture de luxe en Europe à être équipée d’un moteur à hydrogène liquide à basse température. Mais l’hydrogène utilisé à l’époque pour ces voitures est produit à partir de pétrole ou de gaz naturel, et non pas par un procédé d’hydrogène solaire. L’hydrogène liquide doit être transporté dans la voiture à une température de moins 253 degrés Celsius. Avec un réservoir de 93 litres, l’autonomie est de 300 kilomètres. Les BMW Série 7 à l’hydrogène sont propulsées par le moteur à combustion éprouvé (➜ Lire aussi : L’évolution technique du moteur BMW en 12 étapes). Le point central du développement porte sur la formation du mélange pour laquelle BMW travaille en étroite collaboration avec l’Établissement allemand pour l’aéronautique et l’aérospatiale.
1989 – la première série pilote
En 1989, BMW présente au Salon international de l’automobile de Francfort (IAA) le premier moteur douze cylindres à hydrogène au monde. Le 11 mai 2000, cette série pilote est homologuée pour la circulation publique. Les voitures sont utilisées notamment pour le service de navette au cours de l’EXPO 2000. En 2001 suit le CleanEnergy WorldTour avec cinq arrêts.
2004 – BMW H2R
Avec neuf records du monde, la BMW H2R écrit une page de l’histoire en 2004, notamment avec une vitesse maximale de plus de 300 km/h – un exploit qu’aucun autre véhicule à hydrogène n’avait jamais atteint. Sa technique de motorisation repose sur le moteur douze cylindres de la BMW 760i et a été adapté pour le système d’entraînement à l’hydrogène.
Après ses records, la BMW H2R a rejoint la collection de voitures de BMW Group Classic. Mais pas avant une dernière sortie à l’occasion d’un grand événement : pour le légendaire Festival of Speed à Goodwood, en 2023, la BMW H2R est redevenue opérationnelle en cinq mois seulement. Une équipe d’experts de l’hydrogène a pris de nombreuses mesures pour permettre à la voiture de disputer encore une fois la course de côte légendaire de Goodwood.
2007 – BMW Hydrogen 7
La BMW Hydrogen 7 est le fruit de nombreuses années d’expérience et d’expérimentation avec l’hydrogène en tant que technologie d’entraînement chez BMW, qui rend possible le concept d’avenir d’une mobilité durable au quotidien. La voiture repose sur la BMW 760Li. La berline de la BMW Série 7 équipée d’une motorisation à combustion à hydrogène est propulsée par un moteur douze cylindres de 191 kW/260 ch. Tant qu’un approvisionnement suffisammaent long en hydrogène n’est pas garanti, le moteur bivalent de la BMW Hydrogen 7 peut recourir à l’essence conventionnelle par une simple modification du mode de fonctionnement.
2013 – coopération avec Toyota
D’après les expériences acquises dans ces projets, notamment avec la BMW Hydrogen 7, BMW a pris deux décisions technologiques novatrices fondamentales : passer d’un stockage de l’hydrogène liquide à basse température à un stockage gazeux à 700 bars - le standard mondial - afin d’éviter les effets « boil-off ». Dans le cadre de l’électrification, l’entraînement est passé d’un moteur à combustion à hydrogène à un groupe motopropulseur à pile à combustible, plus efficace. Cette association entre un stockage à une pression de 700 bars et un entraînement à pile à combustible a depuis fait ses preuves et est 100 pour cent adaptée à une utilisation au quotidien.
BMW Group s’approvisionne en piles à combustible auprès de Toyota Motor Corporation. Les systèmes de pile à combustible sont ensuite développés et produits dans le centre de compétences dédié à l’hydrogène de BMW. Les deux entreprises entretiennent depuis de nombreuses années un partenariat qui se caractérise par la confiance et collaborent depuis 2013 sur les systèmes d’entraînement utilisant la pile à combustible.
2017 – Hydrogen Council
BMW est l’un des 13 membres fondateurs du Hydrogen Council, une initiative mondiale qui a vu le jour en 2017. Il réunit de grandes entreprises qui partagent une même vision et des ambitions communes à long terme pour la technologie de l’hydrogène afin de favoriser la transition vers une énergie plus propre. L’association utilise sa portée internationale pour encourager la collaboration entre les gouvernements, les industriels et les investisseurs et elle donne – avec la transition énergétique en ligne de mire – des lignes directrices pour développer le potentiel et le rôle de l’hydrogène.
2023 – la flotte pilote de BMW iX5 Hydrogen
La BMW iX5 Hydrogen développée sur la base de l'actuelle BMW X5 est présentée pour la première fois à l'IAA 2019 à Munich comme idée de concept. Dès l’IAA Mobility 2021, les premiers prototypes ont pu être utilisés comme voitures-navettes pour les voyageurs. Son puissant système à pile à combustible à hydrogène est une preuve supplémentaire de l’exceptionnelle compétence de développement de BMW Group dans le domaine des technologies des moteurs électriques.
Après quatre années de travaux de développement, le projet de voiture et de développement BMW iX5 Hydrogen entre dans sa phase décisive suivante. La flotte pilote est utilisée depuis début 2023 dans le monde entier à des fins de démonstration et d’essai et a parcouru plus d’un million de kilomètres lors de son voyage dans plus de 20 pays. Le système de pile à combustible réunit avec une batterie haute performance développée en interne 400 ch de pur plaisir de conduite BMW.
2024 – BMW s’apprête à lancer le premier véhicule à pile à combustible de série en 2028
BMW Group et Toyota Motor Corporation conjuguent leur force d’innovation et leurs capacités technologiques pour lancer sur les routes une nouvelle génération de groupes motopropulseurs à pile à combustible. Les deux groupes partagent la même ambition : faire progresser l’économie de l’hydrogène. Ils ont donc renforcé leur collaboration afin de faire faire un bond en avant à cette technologie zéro émission au niveau local.
Après avoir mené à bien ses tests sur la flotte pilote BMW iX5 Hydrogen dans le monde entier, BMW Group se prépare maintenant à fabriquer en série des véhicules dotés de systèmes de propulsion à l’hydrogène en 2028. Cette nouvelle génération de groupes motopropulseurs s’appuiera sur la technologie mise au point conjointement. Pour que la mobilité à l’hydrogène atteigne son plein potentiel, ces moteurs seront utilisés dans des véhicules commerciaux et une infrastructure de ravitaillement sera mise en place pour toutes les applications de mobilité, y compris les véhicules de tourisme à l’hydrogène. L’hydrogène est la pièce qui manquait pour compléter le puzzle de la mobilité électrique.
L’art de l’hydrogène
En 2004, Olafur Eliasson a été sélectionné par un comité international de conservateurs qui s’est réuni en avril de la même année pour discuter du développement de la collection de BMW Art Cars (➜ Lire aussi : L’histoire de BMW Art Cars). Eliasson, l’un des plus importants représentants de la scène artistique contemporaine, crée la seizième BMW Art Car qui a été présentée au public en 2007. Pour ce projet, l’artiste a travaillé sur la BMW H2R qui représente un jalon technologique.
20 ans plus tard, en 2024, au salon Art Basel de Bâle, la nouvelle œuvre multimédia d’Es Devlin, SURFACING, est présentée – une installation d’eau, de lumière, de son et de danse ainsi qu’une série d’installations sonores mobiles dans la flotte pilote de BMW iX5 Hydrogen.
L’hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau, un procédé utilisant de l’électricité produite à partir de sources renouvelables. L’hydrogène vert ne génère donc pas de CO2.
L’hydrogène gris est produit par reformage du gaz naturel à la vapeur d’eau. La production d’une tonne d’hydrogène génère dix tonnes de CO2, qui sont dégagées dans l’atmosphère. Cet hydrogène doit être remplacé par de l’hydrogène respectueux du climat.
L’hydrogène bleu est de l’hydrogène gris dont une partie du CO2 généré durant la production est captée et stockée dans la terre (CCS, Carbon Capture and Storage). Il est possible de stocker un maximum de 90 pour cent du CO2. L’hydrogène bleu est donc considéré comme un hydrogène bas carbone.
L’hydrogène orange est produit à partir de déchets et de matières résiduelles. Il est considéré comme neutre en carbone.
L’hydrogène turquoise est produit par décomposition thermique du méthane (pyrolyse du méthane). Ce procédé ne génère pas de CO2 mais du carbone solide qui n’est pas dégagé dans l’atmosphère. La pyrolyse du méthane est encore en cours de développement.
Utilisation de l’hydrogène dans la logistique d’usine et du transport
L’hydrogène est utilisé depuis des années comme source d’énergie dans la logistique d’usine de BMW. En 2013, le premier réservoir d’hydrogène intérieur en Allemagne a été installé sur le site du groupe à Leipzig. Il assure l’approvisionnement des chariots élévateurs et des véhicules logistiques. Plus de dix ans plus tard, l’usine de Leipzig possède la plus grande flotte allemande, avec plus de 130 chariots élévateurs à pile à combustible. Cinq stations d’hydrogène intralogistiques sont installées sur le site industriel, dont la plus récente permet un approvisionnement entièrement automatisé. Première usine de construction automobile au monde, l’usine de Leipzig pilote dans son atelier de peinture une technologie de brûleur innovante qui permet d’utiliser outre du gaz naturel, de l’hydrogène vert.
Pour la logistique du magasin d’usine aussi, BMW expérimente avec des partenaires l’utilisation de l’hydrogène pour la décarbonation de la logistique du transport et s’engage dans les projets de recherche H2HAUL avec le développement et le pilotage de camions à pile à combustible et HyCET, qui teste des camions à hydrogène avec un moteur à combustion dans la logistique du transport.
Auteure : Markus Löblein ; Art : Lucas Lemuth, Verena Aichinger ; Animations : Max Salzborn ; Photos : BMW
