Un véhicule à air comprimé est un véhicule mû par un moteur à air comprimé, l'air comprimé est généralement stocké dans un réservoir embarqué sur le véhicule. Cette technologie est principalement utilisée à la fin du et au début du dans des locomotives minières et dans des tramways urbains. Pour ce type d’usage, l’absence de production de fumées donne un avantage important à ces véhicules à air comprimé par rapport aux locomotives à vapeur plus polluantes. Plus récemment (début du ) divers projets et prototypes de véhicules utilisant l’air comprimé sont apparus (vélos, voitures), mais sans réelle commercialisation à ce jour.

vignette|Locomotive à air comprimé de M.Antoine Andraud. L'illustration, journal universel, du 02 11 1844

Historique

L'utilisation de l'énergie produite par la détente de l'air comprimé comme force motrice d'un véhicule remonte à l'époque du développement des chemins de fer et des tramways à traction mécanique. Dans certaines situations comme les réseaux miniers et urbains, il est nécessaire d'éviter les risques d'incendie et les pollutions inhérents à la locomotive à vapeurThierry Veyron : Houillères françaises et belges - locomotives à air comprimé..

Les premiers systèmes de Tomlinson (1820) aux États-Unis ou d'Andraud (1830) en France sont des échecs, car l'air comprimé circule dans une conduite le long de la voie et la locomotive doit être équipée pour le prélever en continu (par un dispositif analogue aux catapultes des porte-avions) ce qui occasionne des fuites et un mauvais rendement.

Un nouveau système conçu par Antoine Andraud et Cyprien Tessié du Motay, à Paris en 1840, où la locomotive est équipée d'un réservoir que l'on remplit en certains points du réseau, prouve la faisabilité du systèmeNantes - Tramway - Automotrice Mékarski à air comprimé (1879), sur le site amtuir.org..

Les premières applications pratiques de véhicules à moteur à air comprimé sur rail datent du percement de tunnels ferroviaires (1872), notamment celui du Saint-Gothard en Suisse, et de quelques expérimentations de tramways.. Le refroidissement du cylindre moteur par la détente de l'air comprimé transforme l'humidité de l'air comprimé en cristaux de glace qui occasionnent des blocages.

C'est l'ingénieur Louis Mékarski qui perfectionne le système, en associant l'air comprimé et l'eau surchauffée sous pression, et le rend opérationnel pour équiper des tramways. Il est d'abord testé de 1876 à 1879 sur le réseau des Tramways-Nord des tramways parisiensHistoire générale des transports, sur le site amtuir.org.. À partir de 1879, l'ensemble du réseau des tramways nantais est équipé progressivement de plus de à air comprimé qui donnent satisfaction jusqu'en 1917. Plusieurs lignes du réseau d’Île-de-France suivent : Chemins de fer nogentais, Tramway de Sèvres à Versailles, Compagnie des tramways de Saint-Maur-des-Fossés et sur le réseau parisien de la Compagnie Générale des Omnibus de 1894 à 1914 , sur le site tramwayinfo.com.. D'autres villes s'équipent en tramways Mékarski comme Berne (1890) Site des tramways historiques de Berne, sur le site dampftram.ch., Vichy (1895), Aix-les-Bains (1896), Saint-Quentin (1899) et La Rochelle (1901). Des locomotives Mékarski sont également en service sur la partie parisienne de l'Arpajonnais pour la desserte « silencieuse » des Halles de Paris de 1895 jusqu'en 1901.

Le métro aérien de New York reçoit en 1897 sur sa ligne régulière, habituellement desservie par des locomotives à vapeur, une locomotive à air comprimé et eau surchauffée construite par The american air power Co, inventé par Robert Hardie.

À partir de 1896, la H K Porter Company de Pittsburgh met sur le marché les locomotives à air comprimé inventées par Charles B. Hodges Histoire des véhicules ferroviaires à air comprimé, sur le site aqpl43.dsl.pipex.com.. Le moteur à double puis triple expansion (cylindres à haute et basse pression) est complété par un échangeur de chaleur atmosphérique. L'air comprimé refroidi par la première détente est réchauffé par l'air ambiant, ce qui rend inutile le dispositif à eau surchauffée et améliore grandement le rendement global. Des milliers de locomotives Porter équipent les mines de charbon de l'est des États-Unis jusqu'aux . D'autres constructeurs dans le monde entier produisent en grande quantité des machines similaires pour les mines et les usines d'industries qui ne tolèrent ni fumée, ni poussières. L'autonomie augmente avec la possibilité de construire des réservoirs d'air à très haute pression (jusqu'à ). Ces machines sont en service jusqu'aux , avant d'être dépassées par le développement de moteurs à gaz peu polluants et d’accumulateurs électriques améliorés.

Depuis le début des années 2000, plusieurs études pour l'automobile font l'objet de prototypes, souffrant d'autonomie et de vitesse limitées, le concept semble oublié du monde « écologique » et ne bénéficie en 2025 d'aucun gros industriel pour sa promotion et son développement.

La technologie Les véhicules à air comprimé utilisent l'énergie pneumatique contenue dans l'air comprimé pour alimenter un moteur à air comprimé qui transforme cette énergie en mouvement de rotation. L'air comprimé est stocké dans un réservoir d'air comprimé embarqué sur le véhicule. Les principes de la thermodynamique s'appliquent à cette technologie.

Comparatif pneumatique, électrique et thermique Comparé au moteur électrique ou au moteur à combustion interne, le moteur pneumatique a certains atouts mais aussi des faiblesses d'importance pour son adaptation au transport automobile :

Concernant le stockage d'énergie la technologie des réservoirs sous pression est déjà connue et utilisée en production, par exemple pour tous les véhicules à gaz naturel (GNV) qui fonctionnent avec une pression de l'ordre de 200 bar. le coût de fabrication d'un réservoir d'air comprimé est plus faible que celui d'un accumulateur électrique, mais plus élevé que celui d'un réservoir de carburant ; un réservoir d'air en matériaux composites est bien moins lourd qu'un accumulateur électrique, mais plus qu'un réservoir de carburant ; la fabrication d'un réservoir d'air peut être coûteuse en énergie (fibre de carbone) mais n'inclut pas de métaux fortement polluants (contrairement à de nombreux types d'accumulateurs électriques) ; le réservoir d'air comprimé s'use peu et peut subir plus de de charge et décharge, ce qui lui donne une durée de vie pratiquement illimitée ; le recyclage du réservoir d'air comprimé est plus facile que celui d'un accumulateur électrique ; pour un usage mobile, la masse d'air emporté diminue lors de l'utilisation du véhicule, tout comme pour du carburant, contrairement à la masse de l'accumulateur électrique ; cependant, la teneur énergétique de l'air comprimé est faible ; par exemple, un volume de à ne peut fournir qu'un maximum théorique de et, en pratique, ce chiffre est réduit à environ pour une détente adiabatique, ce qui est proche du comportement de moteurs pneumatiques réels ; le chargement et le déchargement d'un accumulateur électrique peuvent se faire avec une efficacité énergétique avoisinant les 65-83 % ( dans Accumulateur électrique#Tableau comparatif des différentes techniques) sans compter les pertes de réseau électrique , associée à une efficacité d'un moteur électrique entre 90 et 96 %, ce qui donne un taux d'efficacité global inférieur à la plage de 58 à 80 % ; la pression baisse lorsque le réservoir d'air se vide, ce qui entraîne soit une baisse de la puissance disponible, soit une baisse du rendement si un détendeur est utilisé pour réguler la pression ; l'humidité de l'air comprimé doit être complètement retirée pour éviter la formation de glace lors de la détente dans le moteur : soit on retire l'eau avant la compression, soit on chauffe l'air comprimé lors de l'expansion, créant des pertes d'énergie supplémentaires non négligeables ; la recharge électrique est silencieuse alors que la compression d’air ne l'est pas.

Concernant le moteur Le moteur pneumatique peut fonctionner à bas régime ( selon la cylindrée , il offre un couple important et quasiment constant sur la plage de régimes du moteur , il peut fournir du froid pour le véhicule mais par contre, en l'absence des pertes thermiques d'un moteur à combustion interne, il faut un autre apport de chaleur pour chauffer le véhicule. Un moteur thermique classique de même puissance qu'un moteur à air comprimé est de taille et poids comparables, voire moindres

Concernant la viabilité commerciale Les véhicules à air comprimé n’ont pas réussi à atteindre le stade de la commercialisation, malgré plusieurs décennies de développement. En 2025, les performances annoncées par les créateurs de véhicules à air comprimé n'ont jamais été vérifiées de façon indépendante et peuvent donc être mises en doute.

Comparés aux moteurs thermiques, les deux systèmes pneumatique et électrique présentent l'inconvénient d'une faible autonomie qui était acceptable pour des véhicules comme les tramways du début du , avec leurs arrêts fréquents et leurs trajets fixes permettant un rechargement rapide en air, mais qui se révèle moins compatible avec l'usage actuel d'un véhicule particulier. Toutefois, l'emploi de techniques de pointe (réservoirs d'air en fibre de carbone) pourrait permettre de réduire cet inconvénient par l'allègement des véhicules (voir le chapitre « autonomie » et les méthodes d'estimation d’énergie dans l’article énergie pneumatique).

Intérêt potentiel de l'air comprimé pour les moteurs L'énergie contenue dans un réservoir d’air comprimé est relativement faible : pour stocker une dizaine de kWh (l'équivalent d'un litre de carburant) sous forme d'air comprimé à 250 bar, il faut un réservoir de 300 litres, environ dix fois plus volumineux qu'un accumulateur lithium correspondant. Une partie de l'énergie mécanique de compression sera transformée en énergie thermique du gaz comprimée, et perdue pendant le stockage avec le retour à température ambiante du réservoir. Dans certains cas, on peut envisager de ré-augmenter cette énergie potentielle en chauffant l’air, avec de l'éthanol par exemple ; l’avantage par rapport au moteur à combustion interne serait que cette combustion serait produit à pression ambiante. D'autres projets cherchent à récupérer l'énergie thermique en interposant un réservoir de chaleur isolé, qui capterait la chaleur du gaz comprimé et la restituerait au moment de l'utilisation.

Recherches et prototypes vignette|voiture à air comprimé de Roy J Meyers en 1932.Au début des années 2000, de nombreuses sociétés lancent des programmes de R&D (Recherche et Développement) pour la conception de véhicules à air comprimé, dans l'objectif de décarbonation du secteur des transports. Basés sur des moteurs à air comprimé à piston, quelques prototypes de petites voitures allégées au maximum voient le jour mais tous se heurtent au problème de l'autonomie requise pour l'usage habituel d'une automobile.

MDI

Cette société française, en liquidation judiciaire depuis 2023, annonce une gamme de véhicules à air comprimé développés sur un moteur à piston monocylindre de 230cm3. Mais ses différents projets restent à l'état de prototypes et n'aboutissent pas à une commercialisation. thumb|Un prototype MDI exposé au Salon international de l'automobile de Genève 2009. Energine Cette société coréenne réalise, à partir d'une Daewoo Matiz, un prototype hybride moteur électrique/moteur à air comprimé (PHEV, ). Le moteur à air comprimé sert à entraîner un alternateur qui prolonge l'autonomie de la voiture. La voiture fonctionne et est essayée par des journalistes, mais le projet est abandonné (le site web de la société n'existe plus).

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