En cette fin d'année, le constructeur présente à la presse son premier moteur à hydrogène, un composant qu'il a déjà installé dans une chargeuse-pelleteuse et dans un chariot télescopique.

Alors que l’électricité était partout, l’hydrogène était plutôt discret à la Bauma. Fin octobre à Munich, rares étaient les constructeurs a exposé des machines propulsées par ce gaz. Un prototype chez Hyundai, un autre chez Liebherr, et c’est à peu près tout.

En revanche, de l’autre côté de la Manche, chez JCB, c’est l’ébullition en cette fin d’année. Absent du salon bavarois, le constructeur britannique invite les journalistes à découvrir son premier moteur à hydrogène. Sa production pourrait débuter fin 2023. « L’électrique est idéal pour les matériels avec des temps d’activité courts et des consommations d’énergie faibles, explique Tim Burnhope, directeur de l’innovation de JCB. Dès que ces deux paramètres augmentent, le prix et le poids des batteries deviennent un problème. Sans oublier la durée de la recharge. Nos clients ont besoin d’un carburant facile à transporter et de ravitaillements rapides. L’hydrogène remplie ces conditions, sans émissions de CO2 sur le chantier. »

Des piles encore fragiles

Le développement de ce modèle à débuter en 2020. L’industriel venait de terminer un prototype, une pelle de 20 t équipée d’une pile à combustible, le système employé pour convertir de l’hydrogène en électricité. Ses équipes poursuivent aujourd’hui leurs expériences sur cette technologie avec une deuxième version, bien que cet engin n'est pas destiné à la commercialisation. Les performances ne sont pas en cause, elles sont équivalentes à un matériel thermique. « C’est une machine sensationnelle, indique Tim Burnhope. Mais c’est aussi la machine la plus chère et la plus compliquée que nous ayons jamais construite. »

Non content d’être chères, les piles à combustible se montrent aussi peu flexibles. Pour actionner la pelle, elles doivent être associées à un dispositif de refroidissement volumineux, « l’eau doit notamment circuler dans les membranes qui composent la pile. Elle doit donc être débarrassée de tous ses ions sous peine de les abîmer. Ce liquide spécifique affiche un prix équivalent au whisky », confie le directeur. Autre difficulté, les variations de puissance importantes liées au cycle de la pelle. Les piles ne peuvent pas encore moduler aussi vite leur production. JCB a dû ajouter des batteries tampons qui alimentent le moteur électrique. Elles sont rechargées en continu par la pile. Cet assemblage requiert divers convertisseurs de puissance.

Rester simple

Ces éléments mis bout à bout, le tarif de l’engin est environ quatre fois plus élevé qu’une pelle au Diesel. « En outre, les poussières du chantier peuvent détériorer les membranes. Elles fournissent alors moins de courant, complète Tim Burnhope. Trop compliqué, trop chère, pas assez robuste. Nous sommes donc passés au moteur. »

Au premier abord, imaginer un moteur à combustible hydrogène semblait tout aussi délicat. « Les publications scientifiques sur le sujet se terminaient par un échec, mais elles portaient sur des moteurs conçus pour les carburants traditionnels. Nous avons entrepris d’imaginer un système complètement neuf. »

Le fabricant souligne trois différences essentielles entre sa création et un moteur classique. En vue d’obtenir un mélange idéal dans la chambre de combustion, l’air circule dans un compresseur en amont. L’injection d’une grande quantité d’air sous pression compense la légèreté de l’hydrogène.

À l’image d’un dispositif à essence, la combustion doit initier par une étincelle. Les ingénieurs de la marque ont planché sur des bougies adaptées à ce cocktail inédit. Enfin, l’évacuation des vapeurs d’eau, produites par la combustion, a dû faire l’objet d’une attention particulière. Par rapport au Diesel, leur température est bien plus basse. L’eau peut alors condenser et s’infiltrer dans les organes de la machine. JCB envisage de compléter ses travaux avec des essais en Finlande durant l’hiver 2023 afin d’observer le comportement au froid de ces fumées.

Temps réglementaire

D’une puissance de 55 kW, ce premier modèle a déjà été installé dans une chargeuse-pelleteuse et dans un chariot télescopique, sans modifications majeures par rapport aux références thermiques. Les caractéristiques restent les mêmes. Le plein, réalisé avec le ravitailleur du constructeur, ne prend que quelques minutes. JCB espère commercialiser ces matériels en 2024, sous réserve que les réglementations autorisent ce type de technologie.

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