Comment Le Mans utilise des résidus de vin et l'hydrogène pour assurer un avenir durable

Le sport automobile – et Le Mans en particulier – est depuis longtemps considéré comme pionnier en matière d'expérimentation de nouvelles technologies. Cependant, à l'heure où le monde se concentre sur les objectifs de neutralité carbone, la réduction des émissions dans un environnement de haute performance pendant une période aussi longue constitue un défi majeur.

Les organisateurs de la course travaillent avec TotalEnergies pour explorer toutes les options et Romain Aubry, directeur technique de la société – qui est né et a grandi près de la ligne droite des Hunaudières – explique : "Il existe de nombreuses technologies différentes et nous ne sommes pas là pour dire que l'une est meilleure que l'autre."

"Le Mans est pour nous une plateforme unique pour tester de nouvelles approches énergétiques, notamment les carburants 100% durables introduits l'année dernière, une solution de batterie que nous avons codéveloppée avec Peugeot et Saft, une de nos filiales, et une solution de recharge hydrogène pour le projet MissionH24, qui a de grands objectifs pour l'avenir."

L'énergie électrique a été mise à l'honneur en Formule E, où TotalEnergies est fournisseur de fluides pour les véhicules électriques, et a progressé depuis les premiers jours où les pilotes devaient changer de voiture même lors de courses courtes en raison d'un niveau de charge insuffisant, jusqu'au niveau actuel où les voitures peuvent rallier la ligne d'arrivée et où les distances de course commencent à s'allonger.

L'énergie électrique n'est toutefois pas idéale pour toutes les formes de course, en raison du poids élevé des batteries. En Endurance, les vitesses élevées et les longs relais poussent le poids des batteries à la limite, et pour égaler les performances actuelles des meilleures catégories de manière durable, il faut adopter une approche différente.

Carburant durable

L'année dernière, pour la première fois, l'ensemble de la grille au Mans a été alimenté par un carburant durable à 100% certifié* et ce sera encore le cas en 2023. Le carburant, Excellium Racing 100, est fabriqué par TotalEnergies à partir de biomasse de résidus viticoles locaux et promet de réduire les émissions de CO₂ d'au moins 65%** sur l'ensemble de son cycle de vie.

Aubry explique : "Nous prenons la biomasse et la transformons en éthanol pur, puis nous la transformons en hydrocarbures en utilisant un processus appelé Alcohol-To-Gasoline (ATG). Ce procédé, bien connu et utilisé dans le monde entier, consiste à éliminer l'atome d'oxygène du composé pour obtenir un carburant hydrocarboné pur."

#93 Peugeot TotalEnergies Peugeot 9X8 of Paul Di Resta, Mikkel Jensen, Jean-Eric Vergne

"L'idée derrière le projet était d'utiliser des matières premières locales et de les produire localement. Nous avons la vallée de la Loire, la vallée du Rhône, ou même Bordeaux, il y a donc de nombreuses possibilités d'approvisionnement en résidus de vin, et nous mélangeons le carburant dans le sud de Lyon."

Le défi des carburants durables réside dans le fait que le processus de développement consomme de l'énergie. Le type de carburant le plus efficace pour les voitures est le carburant électrique, car la batterie peut stocker l'énergie directement à partir de ressources renouvelables telles que le vent et le soleil, avec des pertes minimales. Toutefois, la difficulté réside dans leur densité énergétique.

Les carburants à base d'hydrocarbures sont extrêmement puissants : à poids égal, ils fournissent 50 fois plus d'énergie qu'une batterie. En revanche, les biocarburants ou les carburants synthétiques fabriqués à partir du CO2 de l'air et de l'eau, comme ceux dont l'ancien directeur technique de la F1, Paddy Lowe, est un pionnier, ont la même puissance que le pétrole, mais d'une manière plus durable.

Toutefois, pour les fabriquer, il faut de l'énergie supplémentaire pour assurer le traitement additionnel, ce qui entraîne des pertes. Le défi consiste à rendre ces processus plus efficaces, de manière à ce qu'un maximum d'énergie provenant des sources renouvelables initiales soit transféré dans le carburant.

"Lorsque vous apportez un mégajoule d'énergie, vous devez tenir compte de la quantité d'énergie qu'il vous reste une fois qu'elle est arrivée dans les roues", explique Aubry. "Nous devons tenir compte du rendement global de toutes les technologies, et les carburants durables sont un domaine où les rendements sont très intéressants pour la course. Il en va de même pour l'hydrogène."

Projet hydrogène

À ce propos, le projet d'une catégorie de voitures à hydrogène au Mans évolue rapidement. Mission24, une collaboration entre les organisateurs du Mans et Green GT, a fait rouler son prototype H24 dans les courses "Road to Le Mans" l'année dernière, et une catégorie hydrogène à part entière pourrait être introduite dès 2025.

La H24 fonctionne avec une pile à combustible, qui combine l'hydrogène du réservoir de bord et l'oxygène de l'atmosphère pour produire de l'électricité qui alimente la voiture. Toutefois, l'un des plus grands défis à relever pour son introduction est de parvenir à un temps de relais suffisamment long pour la rendre compétitive.

#93 Peugeot TotalEnergies Peugeot 9X8 of Paul Di Resta, Mikkel Jensen, Jean-Eric Vergne, Stoffel Vandorme

Grâce à une station de recharge révolutionnaire développée par TotalEnergies, cela se rapproche de la réalité, et Aubry précise : "Lorsque la voiture a effectué son premier tour de démonstration à Spa en 2019, je me souviens avoir discuté avec notre vice-président du sport automobile de la possibilité d'en faire plus, de faire plus que quelques tours."

"L'une des principales contraintes concernait la recharge, car il n'y avait pas d'outils pour pouvoir ravitailler la voiture d'un circuit à l'autre. À Spa, elle est arrivée avec un réservoir plein et n'a pu faire que quelques tours. Pour participer à des compétitions, nous devions réfléchir à la manière de ravitailler la voiture dans la pitlane et c'est ainsi que nous avons commencé à nous impliquer."

Depuis, TotalEnergies travaille avec les partenaires du projet pour allonger la durée des relais. Pour ce faire, il est essentiel de développer la technologie permettant d'alimenter le réservoir en hydrogène à haute pression et de le maintenir à cette pression, de sorte que la voiture puisse transporter davantage et que le relais puisse durer plus longtemps.

Atteindre de telles durées de relais dans une voiture électrique, en particulier avec les vitesses dans la ligne droite des Hunaudières, serait quasi impossible en raison du poids des batteries, tandis que la logistique du remplacement des batteries pour permettre plusieurs relais avec la même voiture est également difficile à mettre en place.

Toutefois, l'utilisation de l'hydrogène a jusqu'à présent été limitée par la taille des stations de ravitaillement et la vitesse de remplissage. Une station de ravitaillement standard en Europe couvre une surface énorme et ne peut remplir qu'à une vitesse de 1 kg par minute. Si l'on considère que le réservoir de la H24 a une capacité de 8 kg – bien inférieure à celle d'une hypercar du Mans – cette cadence est extrêmement limitée.

"À ce rythme, il vous faudrait environ sept à huit minutes pour remplir la voiture, ce qui signifie que la course est déjà perdue lorsque vous faites le plein pour la première fois", plaisante Aubry, avant d'expliquer que TotalEnergies a mis au point une solution qui tient dans un conteneur maritime et qui permet de faire le plein bien plus rapidement que la norme en vigueur sur les aires de stationnement.

"Actuellement, nous pouvons faire le plein à raison de 2 kg par minute, nous avons donc déjà divisé ce chiffre par deux", ajoute-t-il. "Nous avons encore besoin de beaucoup de données sur la pression et la température du réservoir pour l'optimiser, mais d'après les simulations dont nous disposons, nous sommes convaincus que nous pourrons faire le plein en moins de deux minutes d'ici l'arrivée de la catégorie hydrogène."

#93 Peugeot TotalEnergies Peugeot 9X8 of Paul Di Resta, Mikkel Jensen, Jean-Eric Vergne

La H24 est basée sur un châssis LMP3 et peut atteindre une vitesse de pointe équivalente à 300 km/h. Le programme prévoit ensuite de tester un châssis LMP2, puis un profil d'Hypercar, afin d'augmenter les temps au tour et les performances tout en atteignant des durées de relais acceptables lors du lancement de la nouvelle catégorie hydrogène, dont le design sera entièrement nouveau.

Cette poursuite de l'innovation s'inscrit dans une tradition de plusieurs décennies pour TotalEnergies, qui a notamment remporté des victoires avec Renault sous la marque Elf dans les années 1970. Le Mans est une course qui compte beaucoup pour l'entreprise, et grâce à ses récents travaux, elle semble désormais prête pour un avenir radieux et pleinement durable.

*Excellium Racing 100 est un produit certifié 100% durable selon le système de bilan de matière appliqué par un organisme de certification volontaire approuvé par l'Union européenne.

**Conformément à la méthodologie fournie par la directive européenne RED II (2018/2001), Excellium Racing 100 peut réduire les émissions de gaz à effet de serre d'au moins 65% par rapport à son équivalent fossile.