Mercedes-Benz – le moteur d'une mobilité durable pour aujourd'hui, demain et après-demain
Inventeur de l'automobile, Mercedes-Benz assume également la responsabilité de son avenir. Le constructeur de premier plan de Stuttgart illustre cette volonté à travers son concept “Road to Emission-free Mobility” (En route vers une mobilité zéro émission), qui poursuit différents objectifs. Les trois principaux domaines de développement sont l'optimisation des véhicules grâce à des moteurs à combustion interne à la pointe de la technologie, l'amélioration du rendement des moteurs grâce à une hybridation dédiée et le développement de véhicules à batterie et pile à combustible pour une circulation zéro émission sur le plan local. Cette stratégie est mise en œuvre depuis son introduction au Salon IAA de Francfort en 2007 dans le cadre du programme “Road to the Future”. S'appuyant sur les résultats concrets des recherches et expériences menées dans le cadre des différents grands projets d'étude de véhicules de substitution et de concepts de motorisation - des programmes par ailleurs couronnés de succès -, les ingénieurs de Mercedes ont pu rassembler les conditions préalables nécessaires à une mobilité zéro émission sur le plan local pour demain et après-demain. Grâce à sa large gamme, constamment étoffée, de véhicules respectueux de l'environnement et économiques (notamment les 58 modèles BlueEFFICIENCY qui brillent par leur sobriété et leurs faibles émissions), la marque à l'étoile propose un très beau choix de véhicules supérieurs, qui allient économie et responsabilité environnementale tout en garantissant la sécurité, le confort et le plaisir de conduire.
L'automobile d'aujourd'hui est face à un défi majeur. Les exigences posées à la technologie automobile sont toujours plus précises, multiples et parfois conflictuelles. Les conducteurs réclament des voitures à la fois sûres, confortables et performantes, mais aussi économiques et respectueuses de l'environnement. La croissance de la demande en termes de mobilité à l'échelle planétaire est confrontée à une réduction des réserves pétrolières, un accroissement des prix de l'énergie et un cadre législatif toujours plus strict, même s'il est incohérent sur le plan international. Ainsi, différentes villes imposent des zones environnementales d'exclusion et des quotas de véhicules zéro émission. C'est dans ce contexte qu'il convient de développer l'automobile de demain car aucune autre forme de transport n'offre une liberté individuelle comparable à la voiture. Par ailleurs, les véhicules particuliers et utilitaires figurent parmi les principaux moteurs de croissance et de création de richesse dans le monde. Dans les pays industrialisés d'Europe, 80 % des marchandises sont transportées à l'aide de véhicules utilitaires et, dans le monde, plus de 50 millions d'emplois sont liés à l'industrie automobile. S'ils veulent continuer à assumer ce rôle essentiel sur le plan économique, les voitures particulières et les utilitaires doivent devenir plus propres et plus performants.
Des solutions multiples pour une mission complexe
Le défi que doivent relever les constructeurs est particulièrement complexe. C'est la raison pour laquelle les experts de Daimler et Mercedes-Benz estiment qu'une technologie unique ne peut offrir la solution à une mobilité durable dans le futur. Au contraire, afin de répondre aux attentes multiples, la marque propose des solutions sur mesure, composées de multiples facettes. Chacune de ces technologies présente des avantages sur le plan de la consommation de carburant et des émissions, dans des champs d'activités spécifiques. Ces concepts de véhicules bénéficiant de technologies modulaires permettent à Mercedes-Benz d'accorder la même attention aux avantages offerts aux utilisateurs qu'au respect de l'environnement.
Mercedes-Benz – une longueur d'avance pour la mobilité zéro émission
Comment les constructeurs automobiles vont-ils résoudre la problématique du “CO 2 ” ? Quelle est la technologie la plus adaptée à la réduction de la consommation de carburant ? Et comment concilier ces attentes avec les exigences en matière de sécurité, de confort et de plaisir de conduire ? Mercedes-Benz a déjà apporté des réponses à toutes ces questions lors de la présentation de son programme “vert” au Salon IAA de 2007, envoyant un signal clair à propos de la mobilité durable, un signal qui a été accueilli très favorablement dans le monde entier. Cependant, les esquisses du développement de véhicules à haut rendement et respectueux de l'environnement sont bien plus anciennes. Mercedes-Benz a toujours brillé par sa capacité d'innovation :
• la 300 SL devient la première voiture de série à moteur quatre-temps bénéficiant d'une injection directe d'essence (1954)
• premiers véhicules de test propulsés à l'aide d'hydrogène (1975)
• premier autobus hybride – le Mercedes-Benz OE 305, qui combine moteur diesel et batterie (1979)
• premier véhicule de test de voiture électrique, basé sur une Classe E break (1982)
• première voiture à pile à combustible NECAR (New Electric Car), basée sur une fourgonnette MB 100 (1994)
• introduction de la technologie de moteur turbodiesel CDI (1997)
• introduction du premier véhicule commercial BlueTEC disposant de cette technologie permettant de proposer les moteurs diesel les plus propres au monde (2004)
Depuis, Mercedes-Benz poursuit ses efforts en vue d'une mobilité zéro émission. Qu'il s'agisse des moteurs CDI, du système BlueTEC, de l'injection directe d'essence (CGI), de l'hybridation, des batteries ou des piles à combustible, Mercedes-Benz a continué à développer toutes ces technologies qui sont, pour certaines, déjà proposées en série depuis des années.
Contrairement à d'autres marques du segment haut de gamme, Mercedes-Benz a l'avantage de pouvoir faire appel à des synergies au sein de Daimler Group. Le système de traitement des gaz d'échappement BlueTEC, déjà largement plébiscité, constitue l'un des exemples des transferts de technologie entre véhicules utilitaires et voitures particulières. Présentée au Salon IAA des véhicules utilitaires de 2004, la technologie BlueTEC de traitement des gaz d'échappement sur les moteurs diesel a été inaugurée en série sur le camion Actros en janvier 2005. Cette technologie lui a permis de répondre aux exigences des normes d'émissions Euro4 et Euro5 bien avant leur entrée en vigueur. Au mois de mai de la même année, Mercedes lançait les premiers autobus urbains Citaro dotés de la technologie BlueTEC. En 2006, cette technologie permettant de proposer les moteurs diesel les plus propres au monde a fait son apparition sur une voiture particulière de Mercedes-Benz, la E 320 BlueTEC, qui a rapidement été élue “World Green Car of the Year 2007”.
Des moteurs diesel aussi propres que des moteurs à essence, des moteurs à essence aussi économiques que des diesels
D'autres modèles de voitures particulières Mercedes-Benz BlueTEC seront lancés cette année encore. Les SUV des Classes GL, M et R BlueTEC, déjà commercialisés avec succès aux Etats-Unis depuis 2008, seront également proposés sur le marché européen dès cet automne, simultanément à la nouvelle E 350 BlueTEC. Tous les nouveaux modèles BlueTEC répondent déjà aux normes Euro6 prévues pour 2014.
En 2006, tout en poursuivant le développement des moteurs diesel, Mercedes-Benz a été le premier constructeur automobile à présenter sur la CLS 350 CGI un moteur à injection directe d'essence par jet à injecteur piézo-électrique. Cette technologie à haut rendement constitue une étape majeure dans la quête d'une consommation minimale tout en assurant une réduction majeure des émissions. Mercedes-Benz a depuis introduit la technologie de l'injection directe d'essence sur ses moteurs quatre et six cylindres équipant les modèles des Classes C et E. Les progrès enregistrés sont particulièrement spectaculaires sur les nouveaux moteurs quatre cylindres à injection directe d'essence de la nouvelle Classe E. Malgré leur cylindrée inférieure, ces moteurs affichent une puissance plus importante que les six cylindres antérieurs, consommant par ailleurs jusqu'à 21 % de carburant en moins. Cette technologie est progressivement introduite sur tous les moteurs à essence. Des moteurs CGI à très haut rendement sont désormais disponibles sur la Classe C.
Les résultats sont limpides puisque la nouvelle C 250 CGI affiche une consommation de seulement 7,2 litres tout en développant une puissance de 150 kW/240 ch. Du côté des motorisations diesel, le seuil de consommation débute à seulement 4,8 litres/100 kilomètres. Affichant une puissance de 125 kW/170 ch pour un couple maximal de 400 Nm, la Classe C la plus sobre de tous les temps pose de nouveaux jalons en termes de consommation.
L'objectif de permettre aux moteurs à essence d'afficher la même sobriété qu'un moteur diesel, mais aussi aux moteurs diesel d'être aussi propres que les moteurs à essence, a déjà été atteint sur de nombreux modèles Mercedes-Benz. Le bilan global des modèles BlueEFFICIENCY est très avantageux : 12 modèles affichent des émissions de CO2 inférieures à 140 grammes au kilomètre, 24 rejettent moins de 160 g/km et un total de 36 modèles restent en-deçà des 180 g/km. Les nouveaux moteurs CGI, particulièrement économiques, et le très efficace système de traitement des gaz d'échappement BlueTEC contribuent naturellement en grande partie à ce résultat.
Cette technologie permettant de proposer les moteurs diesel les plus propres au monde préfigure ce que seront les futurs moteurs diesel économiques et délivrant un couple encore renforcé qui seront proposés aux Etats-Unis. Aujourd'hui déjà, la technologie diesel la plus récente permet d'enregistrer les consommations les plus faibles sur les berlines de grande taille et les SUV ne disposant pas d'un système d'hybridation. Cette sobriété est parfaitement démontrée par la E 320 BlueTEC, le modèle grâce auquel Mercedes-Benz a relancé la motorisation diesel sur les voitures particulières aux Etats-Unis en octobre 2006 et qui connaît un succès indéniable.
Un rendement encore meilleur grâce à l'hybridation adaptée aux besoins
La clé d'un rendement supérieur et d'un respect accru de l'environnement réside dans l'électrification des véhicules – pas seulement pour les voitures électriques, mais également les modèles dotés d'un moteur à combustion interne. Le potentiel de développement est considérable, allant des moteurs auxiliaires à l'hybridation en passant par le dispositif start-stop. Mercedes-Benz a ainsi développé une plate-forme hybride modulaire qui offre une vaste gamme de possibilités d'extensions en termes de performances et de champ d'application. Des modules hybrides offrant différents niveaux de puissance et des batteries bénéficiant d'une capacité dédiée peuvent être combinés aux moteurs diesel et à essence les plus produits par Mercedes-Benz. A l'instar des moteurs à combustion interne quatre et six cylindres les plus communs, tous ces modules hybrides peuvent être associés à la transmission automatique 7G-TRONIC. Sur cette base, tous les types d'hybridation sont réalisables, de la solution hybride légère au véhicule totalement hybride, qui peut également faire appel uniquement à l'électricité pour se mouvoir. Une autre option existe : celle de l'hybridation "Plug-in" avec une batterie pouvant être rechargée à partir d'une prise de courant afin d'accroître l'autonomie du véhicule. Grâce à cette plate-forme modulaire, Mercedes-Benz pose de nouveaux jalons tant sur le plan de la technologie que de l'économie, de la sécurité ou de l'agrément.
S 400 HYBRID – la berline de luxe à moteur essence la plus sobre
La S 400 HYBRID a valu à Mercedes-Benz le titre de premier constructeur européen à proposer une voiture particulière à motorisation hybride. Grâce à l'association de son moteur V6 à essence adapté et d'un module hybride compact, la S 400 HYBRID est la berline de luxe à moteur essence la plus sobre au monde avec une consommation de seulement 7,9 l/100 km en cycle combiné NEDC. Avec ses 186 grammes au kilomètre, elle est également le modèle rejetant le plus faible taux d'émissions de CO 2 dans son segment et sa catégorie de performances. La S 400 HYBRID est également le premier modèle hybride de série doté de la technologie de pointe de batterie lithium-ion.
Le concept modulaire hybride de Mercedes-Benz permet d'adopter différentes configurations sur les moteurs à essence ou diesel, comme par exemple sur la Vision E 300 BlueTEC HYBRID. Les experts de Mercedes-Benz estiment que les moteurs diesel hybrides offrent actuellement le plus important potentiel de réduction de la consommation dans les segments supérieurs. Disposant du nouveau quatre cylindres diesel, la Vision E 300 BlueTEC HYBRID affiche une consommation en cycle combiné de seulement 4,5 l/100 km (données préliminaires), ce qui équivaut à seulement 119 grammes de CO 2 au kilomètre. Simultanément, le moteur diesel hybride se caractérise par un niveau rehaussé de performances avec sa puissance de 165 kW/224 ch et son couple compris entre 580 et 600 Nm (combinés), des valeurs supérieures aux six-cylindres diesel actuels.
“Il est possible de proposer une Classe S consommant moins de quatre litres”
La baisse de la consommation constitue une réponse positive à la question fondamentale de l'avenir des voitures de grand gabarit. Le Dr Thomas Weber s'explique : “Des voitures haut de gamme confortables, raffinées et sûres comme la Classe S et la Classe E s'inscrivent dans notre cœur d'activité et représentent un paramètre majeur de notre modèle industriel. Et elles le resteront dans le futur. Grâce à l'adoption de la technologie BlueEFFICIENCY et d'une plate-forme hybride, même une Classe S consommant moins de quatre litres de carburant peut être envisagée. Particulièrement dans le cas de l'association d'une technologie hybride "Plug-in" associée à des évolutions dédiées dans les domaines de l'aérodynamique, de la légèreté et de la gestion de l'énergie.”
Mercedes-Benz dispose de tous les moyens conceptuels et technologiques nécessaires pour procéder à l'électrification systématique de ses véhicules. Les moteurs à essence et diesel, associés à des transmissions à haut rendement, resteront - comme c'est le cas depuis des décennies - l'épine dorsale de la mobilité à l'échelle planétaire.
Le moteur à combustion interne est irremplaçable dans un futur proche
Le développement de moteurs à combustion interne à la pointe de la technologie, associés ou non à une formule d'hybridation, constitue une exigence absolue pour le futur. Ces moteurs ne seront indispensables que s'il est impossible de développer à court terme suffisamment de solutions électriques à un coût adapté aux volumes de production. La qualité des moteurs à combustion interne sera également un facteur déterminant pour connaître le potentiel d'économie en carburant et la réduction des émissions qu'il est possible d'atteindre.
Il convient de préciser que, malgré tous les progrès effectués dans le domaine des véhicules électriques, il ne sera pas possible de remplacer à court terme les moteurs à combustion interne. Les moteurs diesel et à essence modernes resteront à long terme indispensables au secteur de l'automobile, que ce soit au niveau de la mobilité individuelle avec les voitures particulières, des déplacements sur de longues distances et surtout des transports de marchandises à l'aide de camions. Dès lors, les ingénieurs de Daimler et Mercedes-Benz ont décidé d'adopter une vision très vaste dans le cadre de laquelle les moteurs à combustion interne continuent à jouer un rôle essentiel, très éloigné de celui d'un modèle industriel en voie de disparaître.
La gamme des solutions proposées est ainsi très diversifiée et dépend à la fois de la catégorie du véhicule, de son profil d'exploitation et des attentes des utilisateurs. Mercedes-Benz proposera une gamme composée de différents concepts, associés à des solutions sur mesure. Pour les véhicules destinés aux déplacements sur de longues distances, la priorité restera accordée aux moteurs à combustion interne modernes, avec ou sans module hybride, ainsi qu'aux véhicules dotés d'une pile à combustible. Les modèles hybrides "Plug-in" et les véhicules à piles à combustible destinés à un usage tout-terrain peuvent s'inscrire également dans ce scénario. En ce qui concerne la circulation en zone urbaine, et particulièrement dans les mégapoles toujours plus nombreuses, les rues accueilleront des véhicules zéro émission sur le plan local, dotés de batteries et de piles à combustible.
Un engagement pour les carburants de substitution et des infrastructures adaptées
Cette politique globale intègre, en plus de la poursuite du développement des technologies liées à la motorisation des véhicules, l'évaluation de carburants de substitution et le développement d'infrastructures adéquates avec par exemple des points de recharge de batteries et des stations proposant de l'hydrogène. Le projet “e-mobility” à Berlin et le projet de véhicules à piles à combustible lancé à Hambourg s'inscrivent dans ce cadre.
Pour le projet mis sur pied à Berlin, Daimler fournit plus de 100 véhicules électriques des marques Mercedes-Benz et smart. Partenaire dans ce projet, RWE assure la gestion de la construction de 500 stations électriques de chargement dans toute la ville. Dans le cadre du projet lancé à Hambourg, Mercedes-Benz met à disposition de la ville dix autobus à piles à combustible et 20 exemplaires de Classe B F-CELL. Vattenfall fournit pour sa part l'hydrogène nécessaire, produit à partir de sources énergétiques renouvelables, tandis que Total et Shell ont pris en charge la construction de quatre stations à hydrogène à Hambourg.
Pour demain et après-demain – des voitures électriques
Parallèlement à la poursuite du développement des véhicules dotés de moteurs à combustion interne, les ingénieurs de Daimler et Mercedes-Benz travaillent activement sur l'objectif à long terme fixé par la marque, à savoir la conception de véhicules zéro émission faisant appel à une batterie et une pile à combustible. Les véhicules d'essais électriques de Mercedes-Benz et smart ont déjà démontré leurs qualités dans des programmes d'essais très complets, parcourant plusieurs millions de kilomètres de test sans produire d'émissions dans les conditions d'un usage quotidien. Des véhicules disposant d'une technologie proche de la production sont évalués dans le cadre de projets-pilotes en cours.
La voiture électrique – une option parmi d'autres
Dans le cadre de la réduction des émissions de CO 2 pour la circulation routière, la voiture électrique est actuellement considérée comme la solution la plus “attractive”. Cette tendance a amené le grand public à croire que l'ère de la voiture électrique est à notre porte. Qu'elles fassent appel à des piles à combustible, des batteries ou des dispositifs d'accroissement de l'autonomie, les voitures électriques présentent un potentiel particulièrement intéressant en termes de respect de l'environnement. Cependant, elles ne sont pas encore prêtes à être produites en série. En plus d'une capacité insuffisante pour la production de batteries puissantes et sûres, il faut constater l'absence d'une infrastructure adéquate composée de stations de chargement ou de stations à hydrogène pour les véhicules dotés de piles à combustible. Les véhicules zéro émission silencieux et à haut rendement sont principalement destinés à être utilisés dans les grands centres urbains, où les restrictions d'accès et les zones environnementales sont désormais fréquentes.
Quel que soit le type de motorisation électrique, il est indispensable de pouvoir disposer a priori d'une solution fiable, de grande capacité et sécurisée de stockage de l'énergie. La performance du système électrique global est dépendante de la batterie, notamment de sa capacité de stockage. Daimler se concentre ainsi sur le développement d'une puissante batterie de traction. En plus de posséder les qualités susmentionnées, cette batterie doit également bénéficier d'une importante longévité et d'un niveau de protection élevé en cas d'accident. Elle doit aussi être adaptée au recyclage. Ces conditions préalables sont offertes par la nouvelle batterie lithium-ion, qui a déjà démontré ses qualités dans des solutions hybrides. Cette batterie offre en outre l'avantage de se caractériser par des dimensions plus compactes et une capacité supérieure aux batteries nickel-métal-hydride existantes. Par ailleurs, grâce à des dispositifs de refroidissement et de gestion thermique innovants, elle brille également par sa longévité quelles que soient les conditions climatiques et par sa capacité exceptionnelle de démarrage à froid.
Un engagement pour des infrastructures de mobilité électrique
Avant que la voiture électrique ne puisse devenir une réelle option de mobilité durable, différentes restrictions technologiques doivent être surmontées. Ainsi, l'autonomie actuelle relativement faible des batteries et les délais de rechargement assez longs sont en conflit avec cette “auto-mobilité” à laquelle les conducteurs sont habitués depuis des décennies et leurs attentes, à savoir la liberté, la possibilité d'aller où ils veulent quand ils le désirent, et la capacité de ravitailler leur véhicule quasiment à n'importe quel endroit du globe. Daimler et Mercedes-Benz se sont donc engagés à développer les infrastructures nécessaires dans le cadre de programmes tels que le projet “e-mobility Berlin”. D'autres défis devront encore être relevés, notamment au niveau des coûts, des contraintes techniques quotidiennes, mais aussi de la problématique des sources d'énergie primaire renouvelables.
Mercedes-Benz a déjà développé des prototypes de véhicules adéquats. Proche de la production, le Concept BlueZERO offre une perspective tangible de solution de mobilité électrique respectueuse de l'environnement. Le concept intelligent modulaire fait appel à une architecture unique pour trois modèles disposant de solutions techniques diverses capables de répondre aux attentes de la clientèle en termes de mobilité durable. Ces modèles sont la BlueZERO E-CELL, qui dispose d'un moteur alimenté par une batterie et offre une autonomie en mode électrique de 200 kilomètres; la BlueZERO F-CELL, dotée d'une pile à combustible qui lui permet de disposer en mode électrique d'une autonomie dépassant largement les 400 kilomètres; et la BlueZERO E-CELL PLUS, qui est équipée d'un moteur électrique et d'un moteur à combustion interne additionnel capable d'accroître son autonomie. Cette version offre une autonomie générale dépassant les 600 kilomètres et peut parcourir en mode électrique simple jusqu'à 100 kilomètres. Ce modèle est par ailleurs totalement adapté à un usage quotidien en termes de sécurité et de commodité.
La batterie constitue un facteur essentiel du concept de mobilité électrique. Daimler travaille à l'industrialisation et à la standardisation des batteries lithium-ion de grande capacité et de haute technologie afin de créer les conditions nécessaires pour l'obtention de marges suffisantes et pour proposer des produits commercialisés à des prix attractifs. L'objectif de développement est de produire à l'échelle industrielle des batteries lithium-ion standardisées à destination des véhicules hybrides ainsi que des véhicules à piles à combustible et à batteries.
Dans le domaine de la technologie lithium-ion, Daimler peut compter sur l'expertise acquise en interne dans le cadre des recherches menées depuis des années. Le groupe a déposé plus de 600 demandes de brevet dans le domaine des véhicules électriques au cours des 30 dernières années. Et plus de 230 de ces brevets concernent la technologie lithium-ion. Afin d'asseoir sa position de pionnier dans le domaine sur le long terme, Daimler a acquis 49,9 % des parts de Li-Tec, filiale de Evonik, en 2008. Par ailleurs, la joint-venture “Deutsche Accumotive GmbH & Co. KG” (90 % de parts à Daimler et 10 % à Evonik) a également été créée dans cette optique.
Dès 2012, Daimler bénéficiera d'un accès exclusif aux capacités de production de batteries lithium-ion à la pointe de la technologie. Ces batteries pourront être produites en vue de répondre aux attentes spécifiques de toutes les applications, des véhicules hybrides aux véhicules électriques, et des voitures particulières aux véhicules utilitaires. Daimler possède donc un accès direct à cette technologie-clé dans le domaine des véhicules zéro émission. Parallèlement, Daimler poursuit également le développement de motorisations électriques dans les environnements adéquats en association avec différents partenaires.
La mobilité durable grâce à des solutions mixtes adaptées aux besoins
“La mobilité de demain ne reposera pas sur une seule et unique solution”, explique le Dr Thomas Weber. “Cette charge sera au contraire supportée par plusieurs épaules. La clé d'une auto-mobilité future respectueuse de l'environnement et adaptée aux attentes prend la forme de solutions multiples adoptant différents visages et alliant moteurs à combustion interne, systèmes hybrides, batteries et piles à combustible. Ces technologies, que nous proposons systématiquement sur le marché pour le plus grand bénéfice de notre clientèle et de l'environnement, s'inscrivent dans notre stratégie globale de mobilité durable.”