La voiture au gaz naturel - l'étape intermédiaire

Dans la stratégie BMW visant la voiture à hydrogène, le gaz naturel est une
étape intermédiaire. Une étape intermédiaire importante, certes, mais pas plus,
car à long terme, les ressources de gaz naturel sont limitées.

Cette étape intermédiaire se déroule en plusieurs phases : en raison de la
technique évoluée des composants, la première consiste à utiliser le gaz
naturel comprimé (G.N.C.). Pour la deuxième phase, le concept BMW prévoit le
passage progressif au gaz naturel liquéfié (G.N.L.). Ce pas qui est aujourd'hui
imminent, permettra d'augmenter sensiblement l'autonomie ; à long terme, il est
prévu de développer et d'utiliser des véhicules fonctionnant exclusivement au
gaz et optimisés dans ce but. Aux stations de distribution de gaz naturel, on
pourra faire le plein tant de G.N.L. que de G.N.C.

Une stratégie rigoureuse : BMW est le pionnier des voitures au gaz de série
BMW est le premier et, pour l'heure, le seul constructeur automobile allemand à
proposer des voitures de série roulant au gaz naturel. Cet engagement pour
l'introduction et la généralisation de cette énergie peu polluante comme
carburant automobile remonte à 1995. Après la 518g touring et l'actuelle 316g
compact alimentées toutes les deux en gaz naturel comprimé (C.N.G.), la 320g
touring est aujourd'hui la représentante de la prochaine génération technique à
apparaître sur le marché : la nouvelle touring est disponible pour un
fonctionnement soit avec du G.N.C. soit avec du gaz naturel liquéfié (G.N.L.).

Pour BMW, l'extension de la gamme des modèles de série par les voitures au gaz
naturel est une conséquence logique de la stratégie énergie visant la voiture à
hydrogène. Quant aux propriétés entrant en ligne de compte pour le
fonctionnement automobile, le gaz naturel et l'hydrogène se ressemblent en
effet beaucoup. Mais tant que ce dernier n'est pas une source d'énergie
disponible en quantités appropriées, le gaz naturel inoffensif est une
alternative préservant les ressources naturelles et l'environnement : à
consommation égale, les moteurs tournant au gaz naturel émettent environ 25
pour cent de dioxyde de carbone (CO2) de moins que les moteurs conventionnels
et agissent donc moins sur le climat ; en même temps, ils présentent un
potentiel de formation d'ozone de 95 pour cent inférieur à celui des moteurs
conventionnels.

Une voiture sans problème au quotidien : la 316g compact au gaz naturel
Les voitures de série roulant au gaz naturel ne posent aucun problème dans
l'utilisation quotidienne. Tenant compte du réseau plutôt clairsemé de
stations-services distribuant du gaz naturel, la 316g compact est dotée tant
d'un réservoir à gaz haute pression, y compris les composants techniques
nécessaires, que d'une alimentation conventionnelle en essence. Toutes les BMW
au gaz naturel sont par principe conçues de sorte à pouvoir fonctionner tant au
gaz naturel qu'à l'essence. C'est en toute connaissance de cause que nous avons
choisi cette technique sophistiquée, étant donné que le gaz naturel destiné à
l'alimentation de véhicules automobiles n'est pas encore disponible partout.

Le réservoir G.N.C. en acier, qui a une capacité de 80 litres, remplace la
banquette arrière. Le nombre de places s'en trouve, certes, réduit à deux, mais
le coffre à bagages augmente son volume d'une fois et demie. La série 3
compacte a été conçue essentiellement pour la circulation en ville. En fonction
des conditions de conduite, l'autonomie est de 200 à 250 kilomètres pour une
consommation totale de 5 kilogrammes de gaz aux 100 kilomètres en cycle
européen. En Allemagne, la 316g coûte 6600 DM (TVA de 16% incluse) de plus que
le même modèle en version à essence.

Sur la 316g, le tableau de bord ne présente pas de différences majeures par
rapport à son pendant fonctionnant en tout-essence. Seuls la jauge de niveau
supplémentaire dans le combiné d'instruments, le témoin pour le fonctionnement
au gaz ainsi que la touche de sélection à gauche du volant témoignent de
l'alternative que présente ce modèle. La tubulure de remplissage de gaz se
trouve là où on la chercherait d'instinct : derrière la trappe d'accès au
réservoir.

En matière de sécurité et de qualité, la 316g correspond aux voitures à
entraînement conventionnel, elle fait partie intégrante de la gamme des modèles
et ne souffre de ce fait d'aucune restriction en matière de garantie ou de
service après-vente. La construction de cette voiture est entièrement intégrée
dans le processus normal de fabrication. Cela signifie que les composants
spécifiques au fonctionnement au gaz sont montés aux emplacements qui
conviennent le mieux. Il est ainsi possible de limiter les frais d'équipement
supplémentaire, frais qui seraient supérieurs en cas de montage et d'adaptation
ultérieurs. En même temps, le montage sur la chaîne d'assemblage permet
d'assurer une qualité de fabrication constante.

La génération à venir : la 320g touring

La nouvelle 320g touring en version G.N.C. est une évolution systématique de la
316g. En plus du réservoir à essence, elle possède deux réservoirs à gaz logés
derrière le dossier de la banquette arrière et dans le creux de la roue de
secours. Ils offrent une capacité totale d'environ 85 litres pour une autonomie
de 180 kilomètres en mode gaz. Les deux réservoirs sont intégrés à la série 3
touring de telle sorte que le compartiment à bagages conserve environ 70 pour
cent de son volume.
Quant à la 320g en version G.N.L., elle bénéficie de la technique ultramoderne
de stockage du gaz naturel liquéfié. Malgré l'isolation efficace - le G.N.L.
doit être stocké à moins 163° - le réservoir est tellement compact qu'il peut
prendre place dans le creux de la roue de secours. La capacité de chargement de
la nouvelle série 3 touring n'est donc pratiquement pas entamée. Le gaz naturel
liquéfié ayant une énergie massique bien supérieure à celle du G.N.C., la 320g
touring atteint une autonomie de 300 kilomètres avec 55 litres de gaz,
transportés dans un réservoir cryogénique.

BMW 523g expérimentale : plus propre que la propulsion électrique

La 523g expérimentale révèle les progrès que la technique du gaz naturel a
entre-temps réalisée sur la voiture. Son moteur optimisé en vue du
fonctionnement au gaz délivre 135 kW (184 ch) à 5500 tr/mn, le couple nominal
est de 265 Nm à 3500 tr/mn. Equipée de deux réservoirs à gaz sous pression
d'une capacité totale de 145 litres, la berline cinq places atteint une
autonomie d'environ 400 kilomètres. Le prototype n'a donc pas seulement
l'allure d'une BMW, il offre aussi toutes les performances routières d'une BMW.
Alors que les émissions polluantes sont minimales.

D'après la définition de l'office californien de l'environnement CARB, la 523g
est ainsi classée EZEV (Equivalent Zero Emission Vehicle). Les EZEV ou, en
français EVZE sont des véhicules qui, dans leur bilan énergétique total - de
l'énergie primaire à la roue qui tourne -, n'émettent pas plus de polluants que
les centrales californiennes n'en émettent pour produire le courant utilisé par
une voiture électrique. La 523g reste sensiblement en-dessous de ces valeurs et
est de ce fait encore plus propre qu'une voiture électrique.

Rendement total nettement supérieur à celui d'une voiture à pile à combustible
Le bilan énergétique et écologique de la 523g est significativement supérieur à
celui d'un véhicule à pile à combustible transportant du méthanol comme
combustible. Tandis que le moteur à combustion interne peut exploiter le gaz
naturel pratiquement tel quel, le méthanol doit d'abord être extrait du gaz
naturel ou du pétrole par des procédés chimiques, puis être transformé en
hydrogène à bord de la voiture. Si l'on tient compte de ces circonstances, le
rendement en principe élevé de la pile à combustible tombe à environ 20 pour
cent. La 523g par contre, transforme 25 pour cent de la quantité d'énergie
initiale en énergie cinétique, sur son meilleur point de fonctionnement, le
moteur atteint un rendement de 37 pour cent. C'est là pour BMW la preuve qu'il
est économiquement et écologiquement plus efficace d'exploiter, si possible,
les énergies primaires directement à bord du véhicule au lieu de les
transformer en plusieurs étapes avec les pertes que cela entraîne.

Effet supplémentaire : épuration de l'air par combustion des polluants
formateurs de smog

Les avantages du moteur BMW au gaz naturel en matière d'émissions tiennent à
plusieurs raisons. D'une façon générale, le gaz se mélange mieux avec l'air que
les carburants liquides, surtout lorsque le moteur est froid. Le mélange ne se
dépose pas dans la tubulure d'admission ni ne forme sur les parois des
cylindres une pellicule ne brûlant qu'imparfaitement. Le gaz naturel présente
un potentiel de formation d'ozone nettement moins élevé et n'émet ni des fumées
noires (suie) ni du benzol. La teneur en NOMG (Non Methane Organic Gases) dans
les gaz d'échappement est tellement faible que le moteur de la 523g brûle même
des émissions de HC "étrangères" contenues dans l'air aspiré, émissions
contribuant à la formation du smog. Les mesures relevées dans les cycles de
conduite ont en effet permis de prouver qu'en cas de smog fort en ville, l'air
quittant l'échappement est plus propre que l'air admis.

La sécurité : une protection sans faille

Il est acquis que la manipulation du gaz naturel n'est pas plus dangereuse,
mais qu'elle est différente de celle de l'essence. Pourtant, tant le carburant
gazeux sous pression que le carburant cryogénique requièrent d'autres systèmes
de sécurité que le carburant conventionnel. Ainsi, le réservoir à gaz sous
pression est doté d'une armature en acier spécialement conçue, assurant une
fixation solide du système dans la carrosserie. Même en cas d'accident, le
réservoir ne doit pas pouvoir se détacher et mettre en danger les occupants de
la voiture. Un dispositif de protection spécialement mis au point pour la valve
d'arrêt évite que cet élément placé sur le réservoir ne soit endommagé en cas
de collision latérale.

Quant aux réservoirs isolés pour le stockage de gaz liquéfiés cryogéniques -
appelés aussi cryoréservoirs -, BMW les a également étudiés dans des scénarios
les plus défavorables. Ainsi, des réservoirs remplis auxquels on avait bloqué
les soupapes de décharge, ont été détruits sous haute pression. Le point de
rupture contrôlé prévu pour ce cas dans le réservoir intérieur a assuré une
détente dosée du gaz stocké. Dans des tests d'incendie, les réservoirs ont été
pris dans des flammes d'une température de près de 1000 degrés centigrade
pendant 70 minutes maxi. Le gaz évaporé s'est échappé petit à petit par les
soupapes de sûreté - un processus lent à peine perceptible. En cas de
collisions graves avec des objets massifs, les réservoirs ont, certes, été
déformés et fortement endommagés. Mais le réservoir n'a explosé dans aucun cas.

Le carburant : le pour et le contre du gaz naturel

De nombreux arguments parlent en faveur du gaz naturel. Ainsi, il existe des
gisements abondants dans des zones géographiquement intéressantes. Grâce à un
important réseau de gazoducs, le gaz naturel est facilement disponible en
Allemagne ainsi que dans d'autres pays industrialisés, et plus particulièrement
dans les grandes agglomérations. Contrairement à d'autres sources d'énergie
alternatives et si l'on fait exception des stations-service, un réseau de
distribution est déjà en place et ne doit donc plus être implanté avec les
énormes investissements et les risques techniques liés à un tel projet. De
plus, le gaz naturel est une source d'énergie primaire. Pour le stocker dans
des réservoirs, il suffit de l'épurer, puis de le comprimer ou de le liquéfier,
ce qui nécessite toutefois de l'énergie. En revanche, il ne demande aucune
opération de transformation comme celle requise pour la production d'essence ou
de gazole.
Il y a d'importants parcs de véhicules fonctionnant au gaz naturel par exemple
en Amérique, en Nouvelle-Zélande, en Argentine, en Italie et en Russie. A
l'échelle mondiale, un total d'environ un million de véhicules adaptés après
coup au gaz naturel utilisent cette énergie écologique extraite du sol pour
avancer.

Le gaz naturel se démarque ainsi sensiblement du G.P.L. (gaz de pétrole
liquéfié) connu en Europe. Le G.P.L. est un mélange de propane et de butane ;
issu du raffinage du pétrole, il n'existe qu'en des quantités limitées. La
combustion du G.P.L. est moins propre que celle du gaz naturel. Le gaz de
pétrole liquéfié est facile à stocker à des pressions relativement faibles, il
présente cependant un inconvénient majeur au niveau de la sécurité : il est en
effet plus lourd que l'air. En cas d'incident, il reste à proximité du sol
(formation de "lacs de gaz"), peut s'infiltrer dans la canalisation et
présenter un risque d'explosion. Il y a quelques années, des panneaux
d'interdiction sont de ce fait apparus devant de nombreux garages et parkings
couverts pour bannir les voitures G.P.L.

Le marché : clients et coûts

A l'heure actuelle, le gaz naturel est une énergie particulièrement adaptée aux
véhicules circulant en ville. Utilisés d'une manière systématique, les
véhicules fonctionnant au gaz naturel peuvent apporter une contribution à
l'amélioration de la qualité de l'air dans les grandes agglomérations souffrant
le plus de la pollution atmosphérique. Les groupes cibles potentiels sont de ce
fait en premier lieux les gestionnaires de flottes, tels que les services de
messagerie ou d'autres prestataires de services mobiles.

Toutefois, BMW voit également des chances commerciales auprès des particuliers.
C'est pourquoi la 316g compact et, bientôt, la 320g touring font partie de la
gamme des modèles de série. Cette évaluation positive repose sur le fait que
les voitures au gaz naturel sont parfaitement compétitives aussi du point de
vue économique : le client doit, certes, payer un supplément de prix pour le
deuxième système de carburant, mais par rapport aux coûts de développement et
de fabrication, on a délibérément tenu à maintenir ce supplément à un niveau
peu élevé. Les prix du gaz étant nettement plus avantageux que ceux des
carburants conventionnels, il est de plus possible d'amortir le prix
supplémentaire grâce aux économies obtenues sur le fonctionnement de la
voiture.