Toyota fcv-r: concept toyota fcv-r à pile à combustible hydrogène : révolution et réalité

—Un pas de plus pour Toyota vers la production en série de véhicules à piles à combustible hydrogène

—Une architecture innovante sous les mensurations d'une berline

—Dernière interprétation en date du langage stylistique Under Priority et du style Keen Look de Toyota

—Système multimédia de nouvelle génération, avec écran d'icônes façon smartphone et cartographie GPS en 3D

—Commercialisation prévue en 2015Toyota en est convaincu : dès lors qu'il s'agit d'élaborer des motorisations destinées à préserver la mobilité de demain, le principe de la "taille unique" est totalement inadapté.

Les besoins de motorisations et de solutions ne dépendent pas seulement de la taille du véhicule et du kilométrage visé, mais aussi des spécificités géographiques en termes d'énergies disponibles, d'infrastructures et de législation.

Lorsque les véhicules hybrides, hybrides rechargeables (VHR), électriques (VE) et à pile à combustible hydrogène (FCV) auront remplacé la plupart des voitures conventionnelles d'aujourd'hui, les modèles électriques serviront aux petits trajets et les versions à pile à combustible aux moyennes et longues distances.

Symbole de l'avance prise par Toyota en matière de mobilité durable, le système Hybrid Synergy Drive® est spécialement conçu à "l'épreuve du futur" : en clair, il peut s'adapter avec la même facilité à tous ces types de véhicules.

De l'intérêt des piles à combustible

Selon Toyota, les solutions qu'apporte le véhicule à pile à combustible hydrogène FCV (Fuel Cell Vehicle) aux problèmes d'énergie et de pollution le rapprochent au plus près de l'éco-voiture ultime — l'hydrogène étant une source d'énergie idéale car ultra-propre.

Une pile à combustible hydrogène produit de l'électricité par réaction chimique entre l'hydrogène (stocké dans le véhicule) et l'oxygène (de l'air). Sa structure se compose de membranes de polyélectrolyte et d'électrodes, s'intercalant entre des séparateurs. Lorsque des centaines d'éléments sont empilés les uns sur les autres, on obtient une "pile" (stack en anglais), d'où le nom de "Fuel Cell Stack" donné par Toyota à sa pile.

N'émettant ni CO₂, ni NO_x ni particules, mais uniquement de la vapeur d'eau, elle affiche un rendement énergétique exceptionnel : en théorie, jusqu'à 83 % lors de la conversion de l'énergie issue de l'hydrogène en électricité. C'est à peu près le double du rendement permis par les moteurs thermiques actuels, à essence ou diesel.

Ainsi, un moteur à pile à combustible hydrogène ne se contente pas d'économiser l'énergie et de réduire les coûts, mais il procure en outre une souplesse et un silence de conduite uniques — bruits, vibrations et stridence étant quasiment absents — tout en assurant une grande autonomie et un passage à la pompe aussi rapide qu'avec une voiture classique.

Défi majeur : l'infrastructure d'approvisionnement en hydrogène

L'hydrogène, qui permettrait d'assurer à l'avenir les approvisionnements énergétiques mondiaux, peut être produit à partir de diverses matières premières, du pétrole au gaz naturel en passant par la biomasse et l'électrolyse de l'eau. Et si l'électricité utilisée pour l'électrolyse provient de sources d'énergie renouvelables comme le solaire, l'éolien ou l'hydraulique, la production d'hydrogène évite alors les émissions corollaires d'importantes quantités de dioxyde de carbone.

Pour autant, il ne sera pas simple d'évoluer en douceur vers une société fondée sur l'hydrogène. L'obtention d'un consensus sur les sources de production de l'hydrogène, son mode de livraison et la mise sur pied d'un réseau de stations-services dépendra des efforts conjoints de tous les secteurs de la société, y compris les gouvernements.

Pour ce faire — et en prévision de la commercialisation imminente d'un certain nombre de FCV — Toyota et d'autres constructeurs automobiles ont signé en septembre 2009 une lettre d'entente, dans laquelle ils appellent les sociétés pétrolières, les fournisseurs d'énergie et les organisations gouvernementales à coopérer en vue de créer des réseaux d'approvisionnement en hydrogène suffisamment denses en Europe, au Japon, en Corée et aux états-Unis d'ici à 2015.

En Europe, une infrastructure d'approvisionnement en hydrogène commence déjà à émerger. Elle est d'une densité suffisante pour que Toyota puisse y tester sur route et développer le "portrait-robot" d'une motorisation viable à pile à combustible hydrogène.

Toyota : 20 ans de développement des piles à combustible hydrogène

Toyota a commencé à travailler sur les FCV en 1992, en développant en interne ses propres piles à hydrogène et ses réservoirs d'hydrogène sous haute pression. L'entreprise applique à ces véhicules sa technologie Hybrid Synergy Drive®, en remplaçant le moteur à essence par une pile à combustible et le réservoir d'essence par des réservoirs d'hydrogène sous haute pression. Sa pile FC Stack est d'ailleurs un modèle d'efficacité en la matière.

C'est en 1996 que Toyota présenté en démonstration son premier véhicule électrique à pile à combustible hydrogène FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). D'année en année depuis lors, il peaufine cette technologie et élargit ses possibilités afin d'en augmenter les performances, l'autonomie et la viabilité commerciale.

En 2002, Toyota a créé le premier véhicule hybride à pile à combustible hydrogène FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) au monde, destiné à des opérations locales de location longue durée, et le premier bus à pile à combustible hydrogène (PAC) homologué par l'administration japonaise. Au cours de la dernière décennie, l'entreprise a poursuivi le développement des PAC à usage domestique, a mis en circulation des bus à PAC et a lancé en 2008 le FCHV-adv.

Ce FCHV-adv affiche un rendement en hausse de 25 % et, grâce à ses réservoirs d'hydrogène sous haute pression (700 bars) mis au point par Toyota, son autonomie atteint environ 830 km — plus du double de celle de son prédécesseur. En outre, le Toyota FCHV-adv peut fonctionner par très grand froid : jusqu'à -30°C.

Développement des piles à combustible hydrogène : des défis aux essais

D'ores et déjà, Toyota est parvenu à surmonter certaines des barrières historiques à la création de FCV en concrétisant notamment ses objectifs : une autonomie comparable à celle des motorisations conventionnelles et un bon fonctionnement à très basse température.

Une fois les derniers développements et réglages effectués, Toyota lancera à partir de 2015 en Europe, au Japon et aux états-Unis une berline FCV abordable, aux performances équivalentes à celles d'un moteur à combustion interne.

De plus, Toyota se met en mesure de fournir des dizaines de milliers de FCV par an dans les années 2020, où ils devraient atteindre le stade de grande diffusion. Plusieurs facteurs viendront doper ce marché : la sortie de nouveaux modèles à pile à combustible, l'implantation progressive de stations-services d'hydrogène et la réduction des coûts liée à l'arrivée à maturité de cette technologie.

Le concept FCV-R : ligne futuriste et infodivertissement sophistiqué

Alliance d'une technologie de pointe, d'idées astucieuses et d'une architecture intelligente, le FCV-R combine ergonomie, innovations radicales et style futuriste.

Porteurs des éléments stylistiques Under Priority et Keen Look signant l'identité des Toyota de dernière génération, l'avant et l'arrière dessinent une forme en "W" qui symbolise le système de refroidissement de la pile à combustible. Ceci confère à la voiture une silhouette aérodynamique très fluide et une présence caractéristique.

Dans l'habitacle sobre et très abouti, l'habillage des sièges évoque des pans de tissu, à la manière du costume traditionnel japonais. Un double écran monté sur la console centrale — évolution du Toyota Touch Life récemment lancé sur la Toyota iQ — facilite l'accès aux principales commandes d'infodivertissement.

Sa partie inférieure tactile comporte des icônes destinées à gérer la navigation, le système audio et la climatisation. Placée sous les yeux du conducteur pour minimiser le temps de distraction, la partie supérieure affiche quant à elle les informations relatives à la conduite, comme la carte GPS et le guidage en 3D.

Le système est conçu pour communiquer facilement avec un téléphone intelligent, en reproduisant les applications de ce dernier sur l'écran embarqué et en relayant sur le téléphone les informations du véhicule.

Les astuces de conception du FCV-R s'expriment notamment dans l'aménagement intérieur qui s'accommode des dimensions hors tout : 4,745 m de long, 1,510 m de haut et 1,790 m de large. La pile à combustible est plus petite que sur les concepts FCV antérieurs et s'insère sous le plancher, aux côtés des deux réservoirs d'hydrogène, ce qui préserve le volume de l'habitacle et du coffre pour constituer une berline familiale très pratique. Leur contenance totale permet une autonomie d'environ 700 km , avec pour seule émission de la vapeur d'eau et zéro CO₂, NO_x ou particule.