L'alimentation des véhicules à partir de la chaleur résiduelle
Les véhicules à moteur reposent sur la combustion de carburants fossiles pour avancer et sur un alternateur (convertit l'énergie mécanique en énergie électrique) pour l'alimentation électrique des composants embarqués. Des scientifiques financés par l'UE travaillent sur une technologie exploitant les matériaux thermoélectriques (TE) pour récolter la chaleur résiduelle des gaz d'échappement pour la convertir en électricité. Cela devrait limiter dans une certaine mesure les effets de l'augmentation des prix du carburant et augmenter la demande de voitures électriques. Le projet HEATRECAR («Reduced energy consumption by massive thermoelectric waste heat recovery in light-duty trucks») développe des thermo-éléments pour fournir de l'électricité, soit pour des composants embarqués, soit pour la transmission des véhicules électriques hybrides. Une réduction de la consommation à ces fins se traduit en d'importantes réductions des émissions. Des matériaux TE ont été utilisés précédemment dans les applications automobiles mais ils n'ont jamais atteint une efficacité de conversion raisonnable. Les scientifiques ont abordé la situation de deux manières. Ils ont sélectionné du tellurure de bismuth (Bi2Te3) adapté pour réduire les températures de fonctionnement dans un moteur diesel. Ils ont également optimisé la géométrie du transfert thermique pour maximiser la différence de température disponible pour les modules TE. La technologie a été implémentée dans un générateur prototype TE (TEG) pour un camion diesel léger (LDT) habituellement utilisé au sein de l'UE. Les performances des matériaux TE ont été améliorées de 20 % grâce au broyage à boulets et au frittage du plasma d'étincelle. Les essais de conduite ont démontré que le système TEG a diminué la consommation de carburant d'environ 2,2 % sur le Nouveau cycle européen de conduite (NEDC) et de 3,9 % sur le cycle des Procédures d'essais mondiales harmonisées pour les véhicules utilitaires légers (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedures, WLTP). Les augmentations de production électrique TEG correspondaient à la même diminution de demande de l'alternateur. La faisabilité technique d'un TEG basé Bi2Te3 pour application sur un LDT diesel a été démontrée avec succès. Pour améliorer la qualité marchande, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour diminuer les coûts, de même que certaines recommandations relatives au type de moteur, aux conditions de conduite et aux propriétés des matériaux. La technologie HEATRECAR possède le potentiel pour diminuer considérablement la consommation de carburant et les émissions de dioxyde de carbone associées pour un important impact socio-économique.