Nous sommes début mars et il fait un froid glacial. Les champs de neige tout autour scintillent sous le soleil matinal. Un bus articulé jaune à plancher bas s’est installé sur le vaste parking de l’hôtel de montagne Carezza, dans les Alpes du Tyrol du Sud. Ici, à 1 750 mètres d’altitude, l’autobus de ligne urbain ne semble pas à sa place. Un passant s’arrête et observe avec étonnement le petit nuage blanc qui se dégage lentement des superstructures du toit.

C’est en fait de la vapeur d’eau qui se condense dans l’air froid de la montagne, et un signe infaillible que la pile à combustible sur le toit du bus est en train de travailler. L’électricité est produite à partir d’hydrogène et d’oxygène provenant de l’air – avec de la vapeur d’eau comme seule émission.

En effet, l’autobus articulé est un véhicule d’essai, l’un des quatre prototypes de l’eCitaro fuel cell de Mercedes-Benz. Le premier autobus électrique de Mercedes-Benz doté d’un système à pile à combustible permettant de prolonger l’autonomie se trouve sur un parcours d’essai dans les Alpes.

Le magazine Omnibus est en route avec une équipe d’ingénieurs d’essai de l’usine Mercedes-Benz de Mannheim. « Dans les Alpes, par des températures hivernales, nous voulons surtout tester le comportement de démarrage à froid de la pile à combustible et la fonctionnalité de la toute nouvelle gestion thermique de l’eCitaro fuel cell », déclare le responsable des essais Jonas Steinki. Parallèlement, les trajets à des altitudes supérieures à 1 700 mètres doivent permettre d’acquérir des connaissances sur le fonctionnement du système de pile à combustible en haute altitude. Le nouveau système d’entraînement a dû également prouver ses performances lors de passages de cols exigeants avec des montées et des descentes allant jusqu’à 15 %.

« Pendant le trajet, les ingénieurs d’essai surveillent en permanence d’innombrables points de mesure et données », explique Jonas Steinki. En plus des températures de la batterie, de la pile à combustible, des moteurs et de l’espace passagers, il s’agit entre autres de la consommation d’énergie de l’entraînement et du chauffage, mais aussi d’autres consommateurs auxiliaires, tels que l’affichage du niveau de charge des batteries ou l’affichage du niveau de remplissage des réservoirs d’hydrogène. Les ingénieurs d’essai Rainer Bickel, Stephan Lutz et Hannes Mayer surveillent en permanence sur leurs écrans les paramètres les plus importants, recherchent les anomalies et comparent les données avec les valeurs de consigne calculées.

Cet essai de plusieurs jours commence par une traversée des Alpes de Neu-Ulm à Bolzano en passant par Füssen, le Col de Fern et le Col de Reschen. La combinaison de quatre packs de batteries de 98 kWh chacun et de 30 kilogrammes d’hydrogène à bord devrait, d’un point de vue purement mathématique, être plus que suffisante pour parcourir les 350 kilomètres du trajet. Néanmoins, il est difficile d’estimer au préalable la consommation d’énergie sur les cols longs et raides à des températures proches du point de congélation. L’équipe a donc décidé de ne prendre aucun risque et, par précaution, de recharger les batteries à un état de charge de 93,5 % sur l’aire de repos Allgäuer Tor.

Une évidence se révèle dès le passage du Col de Fern : l’eCitaro fuel cell s’en sort à merveille sur ce parcours exigeant. « Malgré la pente, la pile à combustible fonctionne dans la plage de puissance la plus efficace de 20 à 30 kW », explique Rainer Bickel en indiquant la valeur correspondante sur le moniteur. « De plus, la nouvelle gestion thermique utilise la chaleur dissipée de la pile à combustible de manière rentable pour tempérer l’habitacle. Le chauffage électrique n’est donc guère utilisé et la consommation d’énergie de tous les organes auxiliaires, tels que le chauffage, la direction et le compresseur, reste donc très faible. »

Mais ce n’est pas seulement dans les montées que l’eCitaro fuel cell brille par ses performances lors de l’essai hivernal, mais aussi dans les descentes. Lorsque le conducteur d’essai Andreas Hoffmann décélère avant les virages, la valeur de la récupération augmente jusqu’à 280 kW sur l’écran de contrôle. En d’autres termes, les quatre moteurs au total des deux essieux moteurs fonctionnent désormais comme des générateurs et rechargent les batteries jusqu’à 280 kW, soit presque deux fois plus qu’une borne de recharge rapide. « On ne peut pas faire mieux », déclare Rainer Bickel. « Pour ne pas trop solliciter les batteries, nous avons limité la puissance de récupération à 280 kW. »

Avec une telle puissance de récupération, il n’est pas surprenant qu’après les 22 kilomètres de descente jusqu’à Imst, les batteries affichent un état de charge supérieur de près de 12 % à celui du Col de Fern. 78,5 % de charge après plus de la moitié du trajet total jusqu’à Bolzano : un bilan énergétique prometteur.

Après 368 kilomètres et une charge intermédiaire d’environ 75 kWh, l’indicateur de charge de la batterie affiche encore un état de charge de 56 %. Les réservoirs d’hydrogène sont eux aussi si bien remplis (42 %) que l’eCitaro fuel cell aurait encore bien pu parcourir les 100 kilomètres jusqu’au lac de Garde.

Ce n’est pas sans raison que l’équipe d’essai a choisi Bolzano comme point d’arrivée de l’essai hivernal. Car Bolzano dispose de l’une des meilleures infrastructures H2 d’Europe. Par ailleurs, les dolomites situées autour de Bolzano offrent de nombreux cols et hautes altitudes qui permettent de tester le système de piles à combustible en altitude et d’effectuer d’autres tests à des températures bien en dessous du point de congélation.

« Mais l’essai hivernal n’est que l’un des nombreux tests que le eCitaro fuel cell doit subir avant d’être produit en série à partir de l’été », souligne le chef de projet Shahrukh Javed. « Les réservoirs d’hydrogène et le système à pile à combustible ont notamment passé avec succès de nombreux tests de sécurité qui vont parfois au-delà des tests exigés par le législateur. » Il s’agit notamment de tests d’impact et de secousses, ainsi que d’un test de glissement avec le système de fixation, qui simulent une situation d’accident.

Pour les essais dans des conditions chaudes, l’eCitaro fuel cell s’est rendu auparavant dans la chambre climatique des camions des collègues Mercedes-Benz Trucks à Wörth. Celle-ci est équipée d’un banc d’essai à rouleaux et d’une éolienne, ce qui permet de simuler une conduite réaliste et de tester des situations de stress pour la gestion thermique dans des conditions extrêmes.

Mais pour Shahrukh Javed, il ne fait aucun doute que, malgré la chambre climatique avec banc d’essai à rouleaux, les trajets en conditions réelles restent nécessaires : « Rien ne peut remplacer les nombreux résultats de mesure différents et les connaissances que nous avons pu acquérir au cours de ce voyage en raison de l’altitude élevée, des parcours escarpés et des basses températures. » Encore moins lorsque le véhicule d’essai passe les tests avec autant de succès que l’eCitaro fuel cell.