Transcript Projet documentaire BIOCARBURANTS ET VEHICULES PROPRES

INTRODUCTION
Les problèmes d’environnement
L’effet de serre
• Il existe dans notre atmosphère des « gaz à effet de serre » qui retiennent
prisonnière l'énergie du soleil - donc une température élevée - près du sol.
• Si ce chauffage supplémentaire du
sol n’existait pas, notre planète
serait alors tout à fait inhabitable
pour nous, êtres humains.
L'effet de serre de notre atmosphère est donc un phénomène bénéfique.
Ce qui est potentiellement dangereux n’est pas le
phénomène en lui-même, mais sa modification rapide du
fait de l'homme.
La responsabilité de l’homme,
et le rôle de la voiture
• Deux gaz à effet de serre sont présents en quantités importantes dans l’atmosphère :
- La vapeur d’eau (environ 0,3%),
- Le dioxyde de carbone C02, ou gaz carbonique (environ 0,037%).
• Il en existe d'autres, classés en deux catégories :
- Les "naturels", c'est à dire étant présents dans l'atmosphère avant l'apparition
de l'homme;
- Les "artificiels", gaz industriels présents dans l'atmosphère qu'à cause de
l'homme.
• Les principaux autres gaz "naturels" à effet de serre sont :
- L'ozone (O3).
- Le protoxyde d'azote (N2O),
- Le méthane (CH4).
Comparaison avec les principaux polluants émis par les voitures
 Gaz à effet de serre
 Emissions des voitures
• Dioxyde de carbone
• Dioxyde de carbone
• Méthane
• Monoxyde de carbone
• Ozone
• Oxydes d’azotes
(précurseurs de l’ozone)
• Protoxyde d’azotes
• Hydrocarbures
aromatiques
monocycliques
• Particules
Dans les grandes villes, l'automobile est responsable d'une grande part de la
pollution atmosphérique.
Partout dans le monde, elle participe à l’augmentation de l’effet de serre et à la
pollution par les HAM et les particules.
ETAT DES LIEUX
BIODIESEL
- Synthétisé à partir de : graisses + huiles végétales
extraites du colza ou récupérées (huile de friture)
- Huile de colza + transestérification avec du méthanol
= EMHV (ester méthylique d’huile végétale) + glycérol (destiné à d’autres usages)
- Réglementation européenne : 5% EMHV dans gazole = diester
Bioéthanol (ou alcool éthylique)
- alcool obtenu par fermentation des sucres
extraits de la betterave à sucre, la canne à sucre, le blé, le maïs...
- il peut être utilisé directement ou transformé en
éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE) par réaction avec l’isobutène
INDICATEUR EFFET DE SERRE
POUR LA FILIERE BIOETHANOL
(en grammes équivalent CO2 par kg)
- impact sur l’effet de
serre de la filière
essence est 2.5 fois
supérieur à celui de la
filière éthanol.
4000
3500
3000
Grammes 2500
équivalent 2000
CO2
1500
- remplacer un litre
d’essence par un litre de
1000
500
0
Essence
Ethanol
Kilogrammes
bioéthanol permet d’éviter
75% des émissions de gaz
à effet de serre qu’aurait
produit le litre d’essence.
Le biogaz
Composition: essentiellement méthane et gaz carbonique, eau, azote,
hydrogène sulfuré, oxygène…
Source: processus naturel de fermentation anaérobie des matières
organiques animales ou végétales.
Processus provoqué artificiellement dans des digesteurs et
appliqué aux: - ordures ménagères;
- boues de stations d’épuration;
- déchets organiques industriels;
- déchets de l’agriculture et de l’élevage.
Avantages: la méthanisation provoquée participe à la dépollution et à
la protection de l’environnement.
Elle produit aussi de l’énergie au lieu d’en consommer
pour traiter les déchets.
Applications, les exemples de Lille et de Tours:
- la Communauté Urbaine de Lille a mis en service une
flotte de 150 bus fonctionnant au biogaz (bus Agora de
Renault);
- dans la banlieue de Tours, plusieurs alvéoles ont été
aménagées, et 10% du biogaz émis est traité en
carburant pour alimenter une trentaines de voitures de
la ville de Tours.
GPL (Gaz de pétrole liquéfié)
Définition et principe de fonctionnement:
•
•
•
•
Carburant propre issu du raffinage du pétrole brut
Le GPL est un mélange d’hydrocarbures composé d’environ 80% de butane
et 20% de propane
4 millions de véhicules roulent au GPL dans le monde
Il n’y en a que 110 000 en France
•
•
Le GPL fonctionne en bicarburation avec l’essence
Le passage du GPL à l’essence se fait automatiquement ou manuellement
Avantages et inconvénients:
 Technique:
 Économique:
•
•
1500 stations-service en France
•
Investissement initial important mais
compensé par un faible prix du GPL
•
Jusqu’à récemment, un crédit d’impôt
était accordé aux acheteurs de
véhicules fonctionnant au GPL
•
Pas de poussière, ni de plomb, ni de
souffre dans les gaz d’échappement
Réduction des émissions:
–
–
–
–
–
D’oxyde d’azote (Nox)
D’oxyde de carbone (CO)
De gaz carbonique (CO2)
D’hydrocarbure (HC)
De particules
•
Diminution du bruit
•
Le réservoir de GPL ampute le volume
du coffre
Le GNV (Gaz Naturel Véhicule):
•
4 millions de véhicules roulent au GNV dans le monde
•
Seulement 3 000 circulent en France
•
La France s’est récemment fixé l’objectif de 100 000 véhicules en 2010
Définition et principe de fonctionnement:
•
•
Le GNV est un gaz issu de gisements naturels
Il est composé de 90% de méthane (CH4) comprimé et stocké en réservoir
•
Une voiture au gaz naturel est un véhicule standard modifié et équipé d’un
réservoir supplémentaire pour le gaz naturel
Actuellement, seuls des véhicules à bicarburation gaz/essence sont
disponibles sur le marché
•
Avantages et inconvénients:
 Techniques:
 Économiques:
•
•
•
•
•
•
•
Contraignant en terme de stockage
Pas de réseau de stations de
distribution de gaz naturel
Une adaptation du véhicule est
nécessaire
Réserves naturelles importantes
Grande autonomie
Pollution évitée:
–
–
–
–
25% de moins de CO2 que l’essence
10% de moins de CO2 que le gazole
Réduction des hydrocarbures, des
oxydes de carbone et d’azote et des
particules
Suppression des odeurs et des fumées
noires
Jusqu’à très récemment, les acheteurs
de véhicules roulant au GNV
bénéficiaient d’un crédit d’impôt
« Toulouse, l’énergie par nature »
Gaz de France lance le carburant gaz naturel avec Citroën
•
•
•
•
•
Site pilote pour créer une dynamique autour du GNV
Protocole d’équipement de 300 stations à l’horizon 2010 signé par Carrefour
et Total
Carrefour doit ouvrir une première station au premier semestre 2006 dans
un hypermarché toulousain
Citroën lance la nouvelle C3 à bicarburation essence/GNV vendue au prix
du modèle diesel
Commercialisation par GDF de compresseurs individuels pouvant se
connecter sur l’installation de gaz des particuliers utilisée pour le chauffage
ou la cuisson
Comparons le GPL et le GNV avec l’essence et le diesel:
•
Les véhicules GPL sont les plus
émetteurs de CO
•
Pour le GNV, la plus grande partie des
HC est du méthane
•
Les véhicules diesel émettent 10 fois
plus d’oxyde d’azote
Emissions des polluants réglementés et du CO2
5
4
3
•
Les véhicules diesel non équipés de
FAP émettent 30 fois plus de
particules
2
1
•
Les véhicules GNV émettent un peu
moins de CO2 que les véhicules diesel
et GPL, et beaucoup moins que les
véhicules essence
0
HC
CO
GNV
Diesel
NOx
Particules
GPL
Diesel avec FAP
CO2
Essence
Bilan des filières « du puit à la roue »
•
•
•
•
La filière la plus émettrice de gaz à
effets de serre est l’essence
Les filières les moins émettrices sont
le diesel et le GNV
Le GPL est pénalisé par des émissions
plus importantes dans la phase de
production du carburant
Le GPL se démarque de l’essence
pour se rapprocher du diesel et du
GNV
Il reste un potentiel d’amélioration pour
la filière GNV
250
GES en g équivalent CO2 / Km
•
200
150
100
50
0
GPL
GNV B
Puit au réservoir
GNV H
Essence
Réservoir à la roue
Diesel
Conclusion
•
•
•
•
•
Chaque filière présente des avantages et des inconvénients suivant les
polluants considérés
Le diesel est plus favorable pour le CO et les HC
Les filières gaz sont les moins émettrices de Nox et de particules
Les bilans CO2 sont sensiblement équivalents pour les carburants gazole,
GPL et GNV
Des progrès sont attendus dans les différentes filières
Les véhicules électriques
Avantages et inconvénients:
 Technique:
 Économique:
•
Pas de bruit
•
Problème de source et stockage
de l’énergie
•
Pas de pollution au moment de
l’utilisation (réduction de la
pollution urbaine immédiate)
•
Facilité et cout du rechargement
•
Cher à l’achat
•
Rapport prix/autonomie à
améliorer
•
Très bon rendement énergétique
(70% contre 30% pour le moteur
thermique)
BlueCar est un prototype conçu par Batscap
(batteries lithium/métal polymère)
Autonomie: 200 km, vitesse de pointe: 125 km/h.
OSCAR : Open Source Car, prototype de
véhicule léger électrique.
Objectif: Démontrer qu’un véhicule léger peut
fonctionner avec 6kWh/100 km soit l’équivalent
de 1 litre de gasoil
250 kg de batteries NiMh (nickel metal-hydrure),
Autonomie: 100-300 km, vitesse de pointe: 130
km/h.
Les véhicules hybrides
•
Solution intermédiaire entre les véhicules conventionnels et électriques
•
Le concept : faire fonctionner le moteur thermique à une charge légèrement
plus élevée que nécessaire, et utiliser ce surplus d'énergie mécanique pour
charger une batterie.
•
Pour le moment, des obstacles technologiques empêchent les
constructeurs de totalement supprimer le surcoût de fabrication de ces
véhicules (bimotorisation, stockage de l’énergie)
•
Très peu de modèles sont disponibles à l’heure actuelle :
–
–
•
Toyota Prius, Hyundai Accent 2006, Honda Civic, Ford Escape, hybrides
essence
Deux modèles français très récents, une Citroën C4 et Peugeot 307, hybrides
diesel HDI
Pollution très réduite (de 90 à 102g de CO2/km contre 120g pour les moins
polluantes des voitures thermiques)
La Prius est la première voiture hybride commercialisée par Toyota en 1997,
retouchée en 2000 pour son arrivée en Europe. La troisième version est
attendue dans les deux prochaines années.
C’est également la voiture hybride la plus vendue au monde.
La pile à combustible
•
Véhicules basés sur le principe de la conversion d’un combustible (de l'hydrogène le
plus souvent, parfois du méthanol) en électricité, via des cellules électrolytiques.
•
La pile produit de l’électricité qui alimentera un moteur électrique, et ne rejette que de
l’eau au pot d’échappement.
Avantages et inconvénients:
 Technique:
 Économique:
•
Très peu bruyant
•
•
Pollution nulle au moment de
l’utilisation
•
Haut rendement énergétique (entre 40
et 70%)
•
Pas de technologie apliquable à la
grande distribution aujourd’hui: Durée
de vie de la pile trop faible (quelques
milliers d’heures), complexité de sa
fabrication
•
Pollution inhérente à la production
d’hydrogène (par reformage du gaz
naturel ou hydrolyse de l’eau)
Non viable économiquement pour
l’instant: Cout des catalyseurs purs
trop élevé, et nécessité d’installer un
réseau de distribution adéquat.
L’AVENIR DES
BIOCARBURANTS
Problème des sols
Aujourd’hui en France:
258 000 hectares utilisés pour la production de biodiesel
25 000 hectares pour l’éthanol
Selon une directive européenne : vers 2010, les biocarburants
devront représenter 5,75% de la consommation des carburants
1,1 millions d’hectares devront être mis en culture.
Situation 1997/1998
Tonnage (T)
Surfaces (Hectares)
EMHV (biodiesel)
280 000
233 000
ETBE (bioéthanol)
155 000
22 000
TOTAL
435 000
255 000
perspectives 2010
Tonnage (T)
Surfaces (Hectares)
500 000
à 1 000 000
300 000
à 600 000
Biocarburants
Synthèse
• Problème des sols pour éthanol et biodiesel.
• Nouveaux carburants mais pas assez d’infrastructures pour les distribuer.
• Voitures hybrides et électriques pas à la hauteur des voitures thermiques
en rapport prix/puissance/autonomie.
• Ces nouvelles solutions restent coûteuses autant pour le client que pour
l’Etat.
• Alternative intéressante aux carburants actuels
• Mais cela ne pourra pas éviter le réchauffement climatique ou fournir le
carburant nécessaire en cas de pénurie de pétrole.