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

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

2 Introduction Introduction Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion 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.

3 Les sables bitumeux Introduction Les sables bitumeux Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion 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.

4 Gaz naturel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel Gaz naturelGPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion 2 ème source dénergie après le pétrole : 25% de la consommation énergétique mondiale. Dans le domaine automobile, le gaz naturel est appelé GNV ou GNC. Température dauto inflammation = 540°C

5 Gaz naturel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel Gaz naturelGPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Avantages : o Pas démission de suies, ni de SO 2. Peu démission de NOx et très peu de CO. 50% de HC (hydrocarbures imbrûlés) en moins et environ 25% de moins de CO2 que lessence. o Peu démissions toxiques ou cancérigènes comme le benzène (moteur essence) ou poly-aromatiques (moteur diesel). o Le GNV ne provient pas de ressources alimentaires. o Indice doctane = 130 IOR.

6 Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel Gaz naturelGPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Avantages (suite): o Fort taux de compression du moteur. o Une 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 dauto inflammation est haute (540°C) et comme il est plus léger que lair, il se dissipe dans latmosphère en cas de fuite. o Sa plage dinflammabilité est plus large que celle de lessence (5 à 14 % du mélange à température ambiante), ce qui permet éventuellement le fonctionnement en mélange pauvre jusquà des richesses de 0,5. o Les moteurs à gaz sont moins bruyants.

7 Gaz naturel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel Gaz naturelGPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Inconvénients : o Lemploi du gaz naturel comme carburant entre en concurrence avec ses autres utilisations actuelles. o Les stations-service équipées pour distribuer du GNV sont encore rares.

8 Gaz naturel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel Gaz naturelGPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion 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 dun réservoir dessence pour un contenu énergétique équivalent. o Les soupapes déchappement et leurs sièges doivent être de préférence en acier résistant à des températures plus élevées.

9 Gaz de Pétrole Liquéfié Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPL GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Mélange de propane et de butane. Température dauto inflammation = 420°C (225°C pur lessence). Le GPL reste à létat 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.

10 Gaz de Pétrole Liquéfié Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPL GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Stockage dans des réservoirs cylindriques aux parois en acier de plusieurs cm dépaisseur => problème dencombrement. Les émissions polluantes sont beaucoup plus faibles que pour lessence ou le gazole : pas de souffre ni de benzène. Emission de CO 2 supérieure à celle du diesel. Indice doctane = 110 IOR (selon la proportion propane / butane).

11 Gas To Liquid Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPL GTL GTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Stations et véhicules GNV peu nombreux => nouvelles installations Carburant diesel de qualité supérieur par Fischer-Tropsch Investissement 2 à 3 fois supérieur à celui dune raffinerie

12 Gas To Liquid Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPL GTL GTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Avantages : Diminution des émissions polluantes : Carburant sans aromatique, presque sans souffre et molécule simple (brûle bien) Indice de Cétane : 70 au lieu de 50

13 Gas To Liquid Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPL GTL GTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Inconvénients : Synthèse de carburant requiert plus dénergie et rejette plus de gaz à effet de serre quune raffinerie

14 Biocarburants Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion produits de lagriculture (exploitation des sucres et matières grasses) : nuisibles gazéifaction de la biomasse totale : récupération des déchets Avantage : contribution à la protection de lenvironnement

15 Biocarburants Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion 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)

16 Biocarburants : éthanol Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- 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

17 Biocarburants : éthanol Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL Avantages : 35 % doxygène : meilleure combustion = moins démission de HC et CO meilleur remplissage des cylindres

18 Biocarburants : éthanol Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL Inconvénients : lancement à froid difficile haute température de combustion : dégradation O 2 => augmentation de la consommation de carburant mais couple de puissance spécifique SUP corrosif => éthanol anhydrique oxydation en acide acétique

19 Biocarburants : Huiles Végétales Pures/Brutes Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL nimporte quelle huile peut servir de carburant haute température de combustion : dégradation viscosité => problème dalimentation => adaptation couplage gazole / huile qualité variable > pas de garanties

20 Biocarburants : algues Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL richesse huile = 50 % de la masse culture aisée, croissance rapide ( colza, blé) => soleil rendement meilleur que plantes terrestres recyclage du CO 2 développement aux USA : km 2 subviendrait à leur besoin en pétrole

21 Biocarburants : biodiesel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL type 1 appelé aussi Ester Méthylique dHuiles Végétales ou diester déjà présent dans le gazole à la pompe (2-5%) améliore le pouvoir lubrifiant

22 Biocarburants : biodiesel Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL Inconvénients : propriété décapante : peut dissoudre les dépôts dans le circuit dalimentation 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

23 Biocarburants : DiMéthylEther Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL provient de la synthèse de Syngaz charbon catalyse des gaz naturels fossiles ou biogaz (> matière organique) similaire au GPL : ++ pour le transport production : tonnes / an (aérosols...)

24 Biocarburants : DiMéthylEther Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL Avantages : importante réduction des émissions sans modification du moteur indice de cétane élevé (50 à 60) combustion propre : moins démission de CO similaire au GPL : ++ pour le transport

25 Biocarburants : DiMéthylEther Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL Inconvénients : nécessite ladaptation du véhicule pour stockage et alimentation faible viscosité / pouvoir lubrifiant > détérioration combustion propre similaire au GPL : ++ pour le transport

26 Biocarburants : BTL Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTL Biocarburants BiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Ethanol -- HVP/HVB -- huile dalgues -- biodiesel -- DME -- BTL 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)

27 Hydrogène Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburants Hydrogène Hydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Vecteur dénergie : pas source dénergie Impossible de lextraire de leau

28 Hydrogène Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburants Hydrogène Hydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Inconvénients : Perte dans le stockage (infrastructure à mettre en place) Transport Production chère Le plus dangereux des carburants

29 Hydrogène Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburants Hydrogène Hydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Inconvénients (suite) : Nécessité dun personnel formé Gaz léger => compression forte ou liquéfaction ex : 700 bars : 1kg dH2 occupe 23 L contient moins dénergie par unité de volume que le GNV

30 Propulsion électrique Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Inconvénients : 1 kg de gazole = 400 kg de batteries au plomb temps de charge élevé Possibilités : Lithium-Ion : 300 km, recharge rapide

31 Propulsion électrique Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Avantages : Centre de gravité du véhicule plus bas => largeur réduite

32 Propulsion électrique Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Conclusion : Bien pour les petits déplacements Solution la moins utopique

33 Applications aéronautiques Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Applications aéronautiquesConclusion kérosène et essence daviation 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

34 Conclusion Introduction Les sables bitumeux Gaz naturel GPLGTLBiocarburantsHydrogène Propulsion électrique Applications aéronautiques Conclusion Conclusion Il faut se concentrer sur les solutions réalistes applicables rapidement Hydrogène : problème de production + distribution Biocarburants de 1ère génération : huile dalgue et Pourghère Biocarburants de 2ème génération : DME > diesel de rendement supérieur + réduction des émissions toxiques Mesures les plus efficaces : le non gaspillage du carburant

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


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