LMPH2G - 2018 - track - Spa - Raidillon

LMPH2G : prototype Le Mans à motorisation électrique hydrogène #MissionH24

24/09/2018 - ELJ Team Principal DESIGNMOTEUR - Sport -

Ce samedi 22 septembre 2018, sur le circuit de Spa-Francorchamps, l’Automobile Club de l’Ouest et Green GT, laboratoire d’ingénierie spécialiste de l’investissement dans la haute technologique appliquée à la compétition automobile, ont présenté en première mondiale le prototype Le Mans à motorisation électrique hydrogène dénommé LMPH2G via le projet Mission H24.

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Mission H24

Introduire l’Hydrogène en course relève du défi, un défi sensé, tangible, possible car les technologies existent déjà. Mission H24 permettra de développer des solutions moins onéreuses et plus efficaces.

Ce projet est un premier pas résolu vers une mobilité décarbonée, raisonnée et responsable.

l’Automobile Club de l’Ouest

Cette mobilité peut d’ailleurs se décliner sur toutes les routes, pour de petits comme de longs trajets, pour la voiture, le camion, le bus. Le train, le bateau et l’aviation sont également impliqués et concernés par l’hydrogène.

Après avoir développé en course avec succès, la traction avant, les freins à disque, l’injection directe, le moteur à turbine, le moteur rotatif, le turbo, le diesel ou encore l’hybride, l’ACO s’engage aujourd’hui pour la mobilité Hydrogène.

L’ACO a créé en 1923 une épreuve, les 24 Heures du Mans, pour le plaisir de la compétition certes, mais aussi et surtout pour tester et valider la robustesse, les performances, les innovations des voitures et des constructeurs.

Reconnues comme la course la plus éprouvante au monde, les 24 Heures du Mans ont érigé et toujours appliqué ce principe : le futur dans la course.

l’Automobile Club de l’Ouest

Mission H24 – World premiere hydrogen-powered racing car!

Hydrogen-powered car has finally been revealed at @circuitspa and completed several laps of the iconic Belgian track for a full-scale demonstration refuelling pitstops!

Le prototype LMPH2G a une structure châssis monocoque en fibre de carbone carrosserie basée sur le prototype ADESS 03 LMP3 et à un groupe motopropulseur elctrique hydorgene développé par GreenGT.

ADESS (Advanced Design and Engineering Systems Solutions) est une société d’ingénierie fondée en 2012, spécialisée dans le design, la production et le développement de véhicules hautes performances pour la compétition automobile et moto.

GreenGT est un laboratoire d’ingénierie fondé en 2009, spécialisé dans les solutions de piles à combustible électriques-hydrogènes de haute performance pour l’industrie automobile et les transports.

« Participer à Mission H24 avec l’ACO est une évidence pour Green GT.

Depuis plusieurs années, non seulement nous croyons en l’hydrogène, mais nous avons surtout développé dans ce domaine une expérience et une compétence reconnues.

Accélérer le processus de recherche, par le biais de la compétition, représente un défi que nous relevons avec enthousiasme et réalisme. »

Jean-Michel Bouresche, Directeur de Green GT Technologies

Châssis LMPH2G

S’il s’agit toujours de rouler le plus vite et le plus longtemps possible, les contraintes sont totalement nouvelles.

Une centrale électrique à hydrogène ne se présente pas de la même manière et ne se comporte pas comme un moteur à combustion interne.

En fait, ils n’ont rien en commun : ni les dimensions, ni la répartition du poids, ni le système de circulation des fluides, ni les contraintes mécaniques.

Le châssis est là, tout d’abord, pour donner au groupe motopropulseur tout ce dont il a besoin pour optimiser ce qu’il donne à son tour à la voiture en assurant l’installation la plus basse possible et les systèmes d’alimentation en carburant et de refroidissement les plus efficaces.

Ensuite, il doit permettre de délivrer la puissance de façon constante et donner au pilote équilibre et précision dans les phases de transition telles que le freinage, la ré-accélération, les virages, les changements d’adhérence, etc.

Les pneumatiques sont :
Avant 30/68-18 Michelin Pilot Sport GT sur jante 12X18
Arrière 31/71-18 Michelin Pilot Sport GT sur jante 13X18

Moteur LMPH2G

LMPH2G - 2018 - tech powertrain electric-hydrogen / module énergétique électrique-hydrogène - GreenGT
LMPH2G – 2018 – tech powertrain electric-hydrogen / module énergétique électrique-hydrogène – GreenGT

Pile à combustible

Sir William Robert Grove était un avocat britannique, au 19 ème siècle, également chimiste, inventa une des premières piles électrique à deux liquides, ancêtres des piles modernes. Grove développa en 1839 la pile à combustible, en s’appuyant notamment sur les travaux de son ami Christian Friedrich Schoenbein.

During 1839, Grove developed a novel form of electric cell, the Grove cell, which used zinc and platinum electrodes exposed to two acids and separated by a porous ceramic pot. Grove announced the latter development to the Académie des Sciences in Paris in 1839.

In 1840, Grove invented one of the first incandescent electric lights, which was later perfected by Thomas Edison.

Later that year he gave another account of his development at the British Association for the Advancement of Science meeting in Birmingham, where it aroused the interest of Michael Faraday. On Faraday’s invitation Grove presented his discoveries at the prestigious Royal Institution Friday Discourse on 13 March 1840.

In 1842, Grove developed the first fuel cell (gas voltaic battery), which produced electrical energy by combining hydrogen and oxygen, and described it using his correlation theory.
In developing the cell and showing that steam could be disassociated into oxygen and hydrogen, and the process reversed, he was the first person to demonstrate the thermal dissociation of molecules into their constituent atoms.

The first demonstration of this effect, he gave privately to Faraday, Gassiot and Edward William Brayley, his scientific editor.

Une pile à combustible est une pile dans laquelle la génération d’une tension électrique se fait grâce à l’oxydation sur une électrode d’un combustible réducteur, tel que l’hydrogène, couplée à la réduction sur l’autre électrode d’un oxydant, tel que l’oxygène de l’air.

Le principe de la pile à combustible est l’inverse d’une électrolyse. La réaction chimique produite par l’oxydation et la rencontre de gaz produit de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. Le fonctionnement de la pile à combustible nécessite un approvisionnement en combustible, le plus utilisé étant l’hydrogène.

L’eau est généralement évacuée sous forme de vapeur avec l’excédent de dioxygène.

Fabrication de l’hydrogène

Pour fabriquer de l’hydrogène, plusieurs principes existent et l’ACO a retenu l’hydrogène produit de façon décarbonée.

L’hydrogène décarbonée peut être obtenu par électrolyse de l’eau, avec de l’électricité d’origine renouvelable.

L’électrolyse de l’eau décompose l’eau en dioxygène et dihydrogène avec l’aide d’un courant électrique.

Under the hood
LMPH2G motorisation électrique hydrogène

Quatre moteurs électriques installés au niveau des roues arrière assurent la propulsion de la voiture.

Trois réservoirs en carbone filaire stockent à 700 bars le dihydrogène (H2) qui alimente le module énergétique.

Le module énergétique électrique-hydrogène (pile à combustible à membrane électrolyte polymère) est composé de quatre stacks (250 kW), au cœur desquels les molécules de dihydrogène (H2, stocké dans les réservoirs) et les atomes d’oxygène (O, présent dans l’atmosphère), s’assemblent pour former des molécules d’eau (H2O).

Cette réaction a deux conséquences : un dégagement de chaleur et la production d’électricité qui alimente les moteurs électriques de la voiture.

De l’air…

L’air ambiant utilisé pour la réaction au cœur des stacks, entre par une entrée d’air, filtré, puis acheminé vers le compresseur, puis vers l’humidificateur, avant de pénétrer au cœur des stacks.

Le compresseur comprime et accélère l’air qui pénètre par l’entrée d’air (jusqu’à 300 gr d’air / seconde) via la prise d’air sur le toit du véhicule.

Le compresseur tourne jusqu’à 100 000 tr/mn. C’est la modulation du débit d’air injecté dans les stacks qui permet de générer une réaction plus ou moins importante et donc de gérer la puissance électrique demandée.

 L’air humidifié permet une meilleure réaction entre les atomes d’oxygène et les molécules de dihydrogène. L’humidificateur est là pour garantir en permanence le taux d’humidité de l’air injecté dans les stacks.

….pile à combustible..

La stack est un empilage alternatif de 230 modules, plaques bipolaires et membranes poreuses à l’hydrogène.

Ces plaques bipolaires assurent l’assemblage des éléments et la gestion thermique de la pile à combustible ; et servent à distribuer les gaz (hydrogène, oxygène ou air), collecter le courant électrique généré et évacuer l’eau. Elles jouent donc un rôle important dans les performances et les dimensions de la pile.

Il y a dix ans, ces plaques étaient en graphite usiné et mesuraient 8 mm d’épaisseur chacune, soit 90 % de l’encombrement de la pile. Le passage à une solution métallique a permis de les réduire à 1 mm d’épaisseur. L’enjeu est donc à la fois de diminuer les coûts de production et d’alléger les plaques sans en diminuer les performances, pour une utilisation en mobilité dans les véhicules électriques.

…une batterie….

Des cellules hautes-performances sont alimentées, sur une batterie tampon (buffer-batterie), à la fois, par le groupe énergétique électrique-hydrogène grâce à l’électricité produite en excès, et par les moteurs électriques lorsqu’ils sont en mode « régénérateur » à l’occasion du freinage.

Le rôle d’une batterie tampon consiste à emmagasiner l’énergie délivrée par le groupe énergétique et par le KERS qui récupère une partie de l’énergie cinétique générée par le freinage, pour la redistribuer ultérieurement.

Cela permet au pilote de pratiquement doubler sa puissance à l’accélération de 250 kw à 480 kw soit un équivalent d’environ 653 ch.

Le système de récupération d’énergie au freinage de 2,4 kWh fourni 250 kW pendant 20 secondes.

La boîte de vitesse est spécifique et à un seul rapport, sans embrayage, gérant de manière indépendante chaque roue arrière.

… de l’eau

L’échappement de la LMPH2G rejette de la vapeur d’eau via quatre sorties (un par stack) placées à l’arrière au milieu du diffuseur aérodynamique.

Le Mans Prototype diHydrogène GreenGT

LMPH2G a été mis à l’honneur pour sa première représentation publique. Piloté par Yannick Dalmas, la voiture à hydrogène a fait le tour du circuit emblématique de Spa-Francorchamps, effectuant également un pit-stop test : l’hydrogène est inséré dans le réservoir sous forme gazeuse, à une pression de 700 bars.

3 minutes de ravitaillement suffisent pour embarquer 8,6 kg de H2.
1 kg de H2 représente 33 kWh d’énergie.

La voiture utilise de l’hydrogène pour pousser les quatre moteurs électriques positionnés à l’arrière et est également équipée d’un système de récupération d’énergie cinétique qui permet de doubler la puissance en accélération, de 250 kW constant à 480 kW, soit environ 650 ch.

Design LMPH2G

LMPH2G - 2018 - pitstop - Spa
LMPH2G – 2018 – pitstop – Spa
LMPH2G - 2018 - reveal - pitstop - Spa
LMPH2G – 2018 – pitstop – Spa

La Green GT LMPH2G a fait ses débuts à Spa-Francorchamps.

La toute nouvelle voiture expérimentale a parcouru le circuit vallonné pour démontrer à la fois son potentiel en piste et le fonctionnement des dispositifs du pit stop aux puits d’hydrogène.

LMPH2G - 2018 - track - Spa - Raidillon
LMPH2G – 2018 – track – Spa – Raidillon
LMPH2G - 2018 - track - Spa
LMPH2G – 2018 – track – Spa

Mission H24 – Exhibition LMPH2G Live Spa

https://www.facebook.com/missionh24/videos/918606771661350/?permPage=1

« C’est un privilège que d’avoir pu vivre et participer à cet événement, en étant au volant de cette machine hydrogène. Je peux vous assurer que je n’ai eu aucune appréhension en pilotant cette voiture, qui embarque de l’hydrogène.

Tout est parfaitement sous contrôle, avec des pièces de sécurité normées. Le silence de ce prototype en sortant des stands est remarquable.

Les sensations de pilotage sont différentes, tout comme certaines procédures que je m’étais fait expliquer. Pour une machine, qui n’a entamé aucun développement, l’ensemble est vraiment prometteur. Et, remarque importante, cette voiture n’émet que de la vapeur d’eau. » 

Yannick Dalmas, pilote de la leading car

Source et images :
ACO
LeMans.org
GreenGT
ADESS
Spa-Francorchamps

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