Les performances attendues des nouveaux carburants automobiles et moteurs aéronautiques. Aicha Iounes, Marianne Obé, Benjamin Stalder présentent :

Les performances attendues des nouveaux

carburants automobiles et moteurs aéronautiques.

Aicha Iounes, Marianne Obé, Benjamin Stalder

présentent :

Introduction✴IntroductionIntroduction

Les sables bitumeuxLes sables bitumeux

Gaz naturelGaz naturel

GPLGPL

GTLGTL

BiocarburantsBiocarburants

HydrogèneHydrogène

Propulsion Propulsion électriqueélectrique

Applications Applications aéronautiquesaéronautiques

ConclusionConclusion

• Constats :

• Les carburants actuels nuisent à l'environnement.

• La forte croissance de la demande ne suit pas l'offre du marché en pétrole.

• Conséquence :

• Besoin en nouveaux carburants de substitution.

Les sables bitumeuxIntroductionIntroduction

✴Les sables Les sables bitumeuxbitumeux


GPLGPL

GTLGTL






•Appelé aussi pétrole « non conventionnel ».

•La production de pétrole à partir de sable bitumeux est très coûteuse.

•Le sable bitumeux permettrait de couvrir la hausse de la demande : uniquement 6% de la demande mondiale.

Gaz naturelIntroductionIntroduction


✴Gaz naturelGaz naturel

GPLGPL

GTLGTL






•2ème source d’énergie après le pétrole : 25% de la consommation énergétique mondiale.

•Dans le domaine automobile, le gaz naturel est appelé GNV ou GNC.

•Température d’auto inflammation = 540°C




GPLGPL

GTLGTL






•Avantages :

oPas d’émission de suies, ni de SO2. Peu d’émission de NOx et très peu de CO. 50% de HC (hydrocarbures imbrûlés) en moins et environ 25% de moins de CO2 que l’essence.

oPeu d’émissions toxiques ou cancérigènes comme le benzène (moteur essence) ou poly-aromatiques (moteur diesel).

oLe GNV ne provient pas de ressources alimentaires.

o Indice d’octane = 130 IOR.

IntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL






•Avantages (suite):

o Fort taux de compression du moteur.

oUne installation de compression et de remplissage peut être installée au domicile des particuliers qui sont connectés au réseau du gaz.

o Le gaz naturel est sûr car sa température d’auto inflammation est haute (540°C) et comme il est plus léger que l’air, il se dissipe dans l’atmosphère en cas de fuite.

o Sa plage d’inflammabilité est plus large que celle de l’essence (5 à 14 % du mélange à température ambiante), ce qui permet éventuellement le fonctionnement en mélange pauvre jusqu’à des richesses de 0,5.

o Les moteurs à gaz sont moins bruyants.




GPLGPL

GTLGTL






•Inconvénients :

oL’emploi du gaz naturel comme carburant entre en concurrence avec ses autres utilisations actuelles.

oLes stations-service équipées pour distribuer du GNV sont encore rares.




GPLGPL

GTLGTL






•Inconvénients (suite) :

o Le gaz est stocké à bord sous une pression de 200 bars dans des réservoirs cylindriques lourds et encombrants – 5 fois le volume d’un réservoir d’essence pour un contenu énergétique équivalent.

o Les soupapes d’échappement et leurs sièges doivent être de préférence en acier résistant à des températures plus élevées.

Gaz de Pétrole Liquéfié




✴GPLGPL

GTLGTL






•Mélange de propane et de butane.

•Température d’auto inflammation = 420°C (225°C pur l’essence).

•Le GPL reste à l’état gazeux dans les conditions ambiantes. Il se liquéfie sous une pression de 8bars à 20°C.

•A pression atmosphérique, il se liquéfie à -30°C.

Gaz de Pétrole Liquéfié




✴GPLGPL

GTLGTL






•Stockage dans des réservoirs cylindriques aux parois en acier de plusieurs cm d’épaisseur => problème d’encombrement.

•Les émissions polluantes sont beaucoup plus faibles que pour l’essence ou le gazole : pas de souffre ni de benzène.

•Emission de CO2 supérieure à celle du diesel.

•Indice d’octane = 110 IOR (selon la proportion propane / butane).

Gas To LiquidIntroductionIntroduction



GPLGPL

✴GTLGTL






• Stations et véhicules GNV peu nombreux => nouvelles installations

• Carburant diesel de qualité supérieur par Fischer-Tropsch

• Investissement 2 à 3 fois supérieur à celui d’une raffinerie




GPLGPL

✴GTLGTL






Avantages :

Diminution des émissions polluantes :

• Carburant sans aromatique, presque sans souffre et molécule simple (brûle bien)

• Indice de Cétane : 70 au lieu de 50




GPLGPL

✴GTLGTL






Inconvénients :

Synthèse de carburant requiert plus d’énergie et rejette plus de gaz à effet de serre qu’une raffinerie

BiocarburantsIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL

✴BiocarburantsBiocarburants





• produits de l’agriculture (exploitation des sucres et matières grasses) : nuisibles

• gazéifaction de la biomasse totale : récupération des déchets

•Avantage : contribution à la protection de l’environnement

BiocarburantsIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL






deux modes de production :

• extraction des lipides ou hydrates de carbones•sucres/amidon = éthanol•lipides = huile végétale/biodiesel

•carburants de synthèse•transformation en Syngaz > gazole et kérosène (Fischer - Tropsch)

Biocarburants : éthanol




GPLGPL

GTLGTL






Ethanol -- HVP/HVB -- huile d’algues -- biodiesel -- DME -- BTL

type 1

• Monde entier : • Brésil > canne à sucre. 20 % du parc automobile• Europe, Amérique du Nord > betterave, E85• USA > maïs, E10

• Véhicules flex-fuel

• rendement MP/éthanol mauvais





GPLGPL

GTLGTL







Avantages :

•35 % d’oxygène : meilleure combustion = moins d’émission de HC et CO

•meilleur remplissage des cylindres





GPLGPL

GTLGTL







Inconvénients :

•lancement à froid difficile

•haute température de combustion : dégradation

•O2 => augmentation de la consommation de carburant mais couple de puissance spécifique SUP

•corrosif => éthanol anhydrique

•oxydation en acide acétique

Biocarburants : Huiles Végétales Pures/Brutes




GPLGPL

GTLGTL







•n’importe quelle huile peut servir de carburant

•haute température de combustion : dégradation

•viscosité => problème d’alimentation => adaptation

•couplage gazole / huile

•qualité variable > pas de garanties

Biocarburants : algues




GPLGPL

GTLGTL







•richesse huile = 50 % de la masse

•culture aisée, croissance rapide ( ≠ colza, blé) => soleil

•rendement meilleur que plantes terrestres

•recyclage du CO2

•développement aux USA : 38500 km2 subviendrait à leur besoin en pétrole

Biocarburants : biodiesel




GPLGPL

GTLGTL







•type 1

•appelé aussi Ester Méthylique d’Huiles Végétales ou diester

•déjà présent dans le gazole à la pompe (2-5%)

•améliore le pouvoir lubrifiant

Biocarburants : biodiesel




GPLGPL

GTLGTL







•Inconvénients :

•propriété décapante : peut dissoudre les dépôts dans le circuit d’alimentation MAIS peut dégrader

•=> incompatibilité avec certains matériaux

•se fige à plus haute température que le gazole

•Avantages :

•contient peu de soufre

•indice de cétane élevé

Biocarburants : DiMéthylEther




GPLGPL

GTLGTL







•provient de la synthèse de Syngaz

•charbon

•catalyse des gaz naturels fossiles ou biogaz (> matière organique)

•similaire au GPL : ++ pour le transport

•production : 150 000 tonnes / an (aérosols...)





GPLGPL

GTLGTL







•Avantages :

•importante réduction des émissions sans modification du moteur

•indice de cétane élevé (50 à 60)

•combustion propre : moins d’émission de CO






GPLGPL

GTLGTL







•Inconvénients :

•nécessite l’adaptation du véhicule pour stockage et alimentation

•faible viscosité / pouvoir lubrifiant > détérioration

•combustion propre


Biocarburants : BTLIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL







•Utilisation de la biomasse

•pas encore opérationnel industriellement

•recyclage = ++ mais appauvrissement de la terre...

•production de carburants plus chère que le raffinage du pétrole brut léger ( 2 à 4 fois)

HydrogèneIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL


✴HydrogèneHydrogène




• Vecteur d’énergie : pas source d’énergie• Impossible de l’extraire de l’eau




GPLGPL

GTLGTL






Inconvénients :

• Perte dans le stockage (infrastructure à mettre en place)

• Transport

• Production chère

•Le plus dangereux des carburants




GPLGPL

GTLGTL






Inconvénients (suite) :

• Nécessité d’un personnel formé

• Gaz léger => compression forte ou liquéfactionex : 700 bars : 1kg d’H2 occupe 23 L•contient moins d’énergie par unité de volume que le GNV

Propulsion électriqueIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL



✴Propulsion Propulsion électriqueélectrique



Inconvénients :

1 kg de gazole = 400 kg de batteries au plomb

temps de charge élevé

Possibilités :

Lithium-Ion : 300 km, recharge rapide




GPLGPL

GTLGTL






Avantages :Centre de gravité du véhicule plus bas => largeur réduite




GPLGPL

GTLGTL






Conclusion :

• Bien pour les petits déplacements

• Solution la moins utopique

Applications aéronautiques




GPLGPL

GTLGTL




✴Applications Applications aéronautiquesaéronautiques


• kérosène et essence d’aviation

• Prix élevé => kérosène de synthèse issu de la biomasse (Fischer-Tropsch) : réduction des émissions de CO2

• Avions plus économes

• Futur : possibilité de gaz naturel, hydrogène difficilement applicable, électricité impossible

ConclusionIntroductionIntroduction



GPLGPL

GTLGTL





✴ConclusionConclusion

• Il faut se concentrer sur les solutions réalistes applicables rapidement

• Hydrogène : problème de production + distribution

• Biocarburants de 1ère génération : huile d’algue et Pourghère

•Biocarburants de 2ème génération : DME > diesel de rendement supérieur + réduction des émissions toxiques

•Mesures les plus efficaces : le non gaspillage du carburant

Les performances attendues des nouveaux

carburants automobiles et moteurs aéronautiques.

Aicha Iounes, Marianne Obé, Benjamin Stalder

ont présenté :

Les performances attendues des nouveaux carburants automobiles et moteurs aéronautiques. Aicha Iounes, Marianne Obé, Benjamin Stalder présentent :

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