Une nouvelle avancée dans la réduction du poids des bouteilles des véhicules GNC

Innovation technologique Stockage Véhicules TRL 8-9

Le poids est une caractéristique critique des dispositifs pouvant être mis à bord de véhicules Gaz Naturel Comprimé (GNC) car les constructeurs automobiles s’efforcent aujourd’hui de réduire le poids total de leurs véhicules. Faber Industrie Spa est un producteur italien de cylindres en acier et composites sans soudure pour les véhicules GNC. Il développe une gamme large comprenant 4 types de bouteilles, différentes dans la composition de la coque : acier, acier/fibres de carbone, aluminium fibre de carbone, fibres de carbone. Récemment, le fabricant a réussi à optimiser le rapport pondéral (ratio entre le poids du cylindre et son volume) et la robustesse de ses bouteilles de GNC en acier en adoptant le procédé de fabrication dit « Coil plate », à partir de plaques d’acier.

Aujourd’hui, sur les millions de bouteilles en acier sans soudure produites chaque année dans le monde, seule une très faible part l’est par ce procédé plus efficace en termes de poids final du cylindre (voir processus ci-dessous). 

Lors de ce processus, l’acier en bobine est d’abord chauffé (« Annealing ») avant d’être découpé en formes circulaires ou « plate ». Il est ensuite lubrifié puis plongé dans un bain froid et modelé avant d’être de nouveau chauffé pour entamer un nouveau cycle de modelage de l’acier. Après 4 cycles comme celui-là, le cylindre a la forme voulue et peut commencer à être testé et inspecté.

Grâce à cette méthode de production, les bouteilles en acier sont conformes aux réglementations d’épaisseur de la paroi des cylindres et de loin supérieure aux autres (fabriquées à partir d’une billette ou d’un tube) en termes de rapport pondéral et de robustesse. Les procédés classiques fabriquant le cylindre à partir de billettes ou de tubes aboutissent généralement à des rapports pondéraux supérieurs à 1 kg/L. Avec cette méthode de production, une bouteille de GNC Faber de type 1 (acier pur) présente désormais un rendement pondéral pouvant être égal à 0,84 kg/L à une pression de service de 200 bars. En utilisant une qualité d’acier haute résistance avancée, ce chiffre peut encore être amélioré et descendre jusqu’à 0,75 kg/L.

Aujourd’hui, les équipementiers recherchent un compromis entre le poids et la robustesse du réservoir. Le poids d’un réservoir classique (d’une contenance de 100 L environ) d‘une voiture roulant au GNC représente 7 % du poids total du véhicule (pesant 1,5 T en moyenne). Une optimisation de la sorte du rendement pondéral permet de réduire de 1 % soit d’une vingtaine de kilogrammes le poids d’un véhicule léger au GNC. Cela fait de la bouteille Faber de type 1 l’un des produits les plus appréciés sur le marché des véhicules au GNC.

La mise en application à grande échelle de ces améliorations pourrait permettre d’accroître le volume de gaz stocké dans les véhicules, et donc leur autonomie. De surcroît, Faber travaille d’ores et déjà sur de nouvelles améliorations du rapport pondéral de ses cylindres en réalisant des cylindres en acier et fibres de carbone, ou simplement en fibres de carbone.

Pour aller plus loin : Faber Achieves 0.75kg/l for CNG Type 1 Cylinders | NGV Global