L'énergie pour le transport Quelle transition pour une

��

Montagne, conférence UPMC, année scolaire 2010 - 2011

©IF

P

L'énergie pour le transportQuelle transition pour une mobilité

durable ?

D. X. MontagneIFP Energies nouvelles


©IF

P

� Réduire la dépendance énergétique vis à vis du pétrole

� Réduire la pollution globale : gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O)

� Réduire la pollution locale : CO, HC, NOx, fines particules, O3

� Réduire les nuisances : bruit, .....

… dans des conditions économiques acceptables…

Quels impacts sur les technologies et sur la formulation des carburants ?

Contexte énergétique : Les enjeux du secteur des transports


©IF

P

The context� Europe :

� the 3x20 regular for 2020� reduction of 20% of GHG� reduction of 20% of energy consumption� 20% of renewable energy

� 2003/30/CE directive : 5,75% energy of biofuel in 2010

� 2009/28/EC directive : 20% of renewable energy in 2020, 10% for the transport

� Pollutants régulation : Euro 5, 6 and FQD

� regulation on CO2 emission of vehicles� 120 g CO2/km in 2012 (130 -10)� 95 g CO2/km in 2020


©IF

P

The context

� France : � "faveur 4" for 2050

� to divide by à factor 4 the GHG emission in 2050

� 2003/30/CE directive modified : 5,75% energy of biofuels in 2008, 7% energy in 2010


©IF

P

Transports routiers : Énergie et émissions

Émissions de polluantsatmosphériques :• Toxiques réglementés

NOx, CO, HC, Particules• Gaz à effet de serre

CO2

Consommation d’énergie :Pétrole (biocarburants, électricité, hydrogène ?)

Pression Consumériste

Pression fiscale (Pays)Et réglementaire (Europe)

Contrainte réglementaire

New


©IF

P

Répartition des émissions de CO2 dans les transports

VP

PLVU


©IF

P

Conséquences

� What are the best/or available technologies� Downsizing� New combustion system� Advanced after-treatment systems� Energy recovery :

� regenerative braking, heat recovery (ex : Rankine cycle, thermoelectricgenerator)

� Hybridation and Electrification of vehiclesNeeds for advanced fuels, advanced lubricants, advanced fluids

with a strong constraint on durability


©IF

P

essence

gazole

GPL

essence FT

gazole FT

éthanol

méthanol

biodiesel

GNV

DME

Hydrogène

électricité

Pétrole

Gaz naturel

charbon

Biomasse

hydraulique

solaire

éolien

géothermique

nucléaire

vecteur énergétiquesource primaire motorisation

Moteur à combustion interne

MCI Hybride

PAC et PAC hybride

+ moteur électrique

Moteur électrique

Filières énergétiques possibles pour les transports


©IF

P

Worldwide energy consumption in the road transport sector in 2006

3,7% 1,1%

1,5%

37,7%

58,6%

1,1%

GasolineDiesel OilBiofuelsLPGNGV

1,7 Gtoe

63.2 MtoeIn 2006, the worldwide road transport sector :

• was dependent on oil at 97%

• represented 42 % of the crude oil primary consumption

• represents about 21 % of the final energy consumption

• follows an annual average growth rate of more than 2%/y

Alternative fuels in road transportation : worldwide consumption

Sources : IFP/OCDE/FO Licht/World LPG Association/The GVR

2009 > 2%


©IF

PPollution locale : la convergence des normes antipollution essence et diesel est engagée

00,10,20,30,40,50,6

2000 2005 2009 2013

NOx essence

NOx diesel

EURO 3 EURO 4 EURO 5 EURO 6

NOx (g/km)

00,010,020,030,040,050,06

2000 2005 2009 2013

Part. essence

Part. diesel


Particules (g/km)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

2000 2005 2009 2013

CO essence

CO diesel


CO(g/km)

-90%-85%


©IF

P

Cas des VPPollution locale : la convergence des normes antipollution essence et diesel est engagée

00,10,20,30,40,50,6

2000 2005 2009 2013

NOx essence

NOx diesel


NOx (g/km)

00,010,020,030,040,050,06

2000 2005 2009 2013

Part. essence

Part. diesel


Particules (g/km)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

2000 2005 2009 2013

CO essence

CO diesel


CO(g/km)

-90%-85%

2011 : Euro5+ nombre de PM limité

Réduction des polluantsEssence :

catalyse 3 voies (enduction optimisée)amorçage catalyseur à froid

DieselCombustion HCCI ou LTC

Fort taux d'EGR refroidiSuralimentation

Filtre à particules (additif carb. ou catalysé)Piège à NOx, catalyse SCR

ContrôleContrôle bouclé de la combustion

Modèles embarquésCapteurs/actionneurs

OBD


©IF

P

CO2 et motorisation : quels niveaux?retour

Engagement Constructeurs européens : 140 g/km 2008, 120* g/km 2012

Évolution des émissions de CO2 en France (ADEME, mai 2007)

* la Commission Européenne se prononcera d'ici m-2008 sur 130 g/km pour les constructeurs moins 10 g/km par le biais d'autres améliorations

177

175 175

172171

168

164 164163

162

159

155

175 175174

169

161

155154

152151

149 149

147

176175 175

171

166

162

156155 155

153152

149

140

145

150

155

160

165

170

175

180

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

CO

2 en

g/k

m

CO2 EssenceCO2 DieselCO2 Total


©IF

P

Réduction des émissions de CO2 : un objectif difficile à atteindre à des conditions économiquement acceptables pour le client

Averaged CO2 emissions (EU-15)

120130140150160170180190200

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

Année

em

issi

ons

de C

O2

(g/k

m)

Essence

Diesel

Tous

1,4%/an

3,3%/an

2008

2012

Emissions moyennes de CO2 (E/km) dans l'Europe des 15


©IF

P

Réduction des émissions de CO2 : un objectif difficile à atteindre à des conditions économiquement acceptables pour le client

Averaged CO2 emissions (EU-15)

120130140150160170180190200

1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

Année

em

issi

ons

de C

O2

(g/k

m)

Essence

Diesel

Tous

1,4%/an

3,3%/an

2008

2012

Emissions moyennes de CO2 (E/km) dans l'Europe des 15

Réduction des émissions de CO2Essence :

distribution variable.....................-10%Inj. Directe – Comb. Strat -CAI....-15%IDE –Downsizing.......................- 25%Hybridation et mot.optimisé.......- 40%

DieselDownsizing..........................-10%

Hybridation et mot.optimisé...- 30%

Carburants alternatifsGaz Naturel...................-20% à -25%Biocarburants................-20% à-90%


©IF

P

Calendrier de mise sur le marché des technologies

2000 2010 2020 2030 Année

Besoin en R&D

GNV moteur dédiéFFV

Downsizing et IDE (E)Model Based Control

piège à NOx (D)SCR (D)

combustion HCCI (D)VVA (D)

Catalyse 4 voies (D)desactivation de cylindres (E)

Hybride (E,D,GNV)Turbo 2 étages. (D)

IDE haute pression (E)combustion CAI (E)

Plug in Hybrides (E, D, NG)VE

PACHybride MCI Hydrogène

moins de polluants et moins de CO2

moins de polluants et moins de CO2

Downsizing (D)piège à NOx (E)

distribution variable (E)IDE comb.stratifiée (E)

FAP(D)


©IF

P

Carburants : quelles possibilités?

� 3 axes majeurs � Évolution continue des carburants pour un fonctionnement

optimal des technologies

� Vers des formulations "évoluées" pour les nouveaux modes de combustion

� Vers des solutions alternatives � GNV� Biocarburants� Carburants synthétiques� Autres


©IF

P

Qualité de l'air / qualité des carburants

� Approche globale de la problématique qualité de l'air�� Programmes de recherche pétroliers + constructeurs auto :

� US : Auto Oil Program (1989/1993)� EU : EPEFE (European Programmes on Emissions, Fuels, and Engine

Technologies) – (1993/1996)� Lien entre qualité (composition) carburant et émissions polluantes véhicules /

qualité de l'air

� Mise en place d'un cadre réglementaire en Europe� Directive 70/220/CEE relative aux mesures à prendre contre la pollution de

l'air par les émissions des véhicules à moteur � Euro 3 (2000) / Euro 4 (2005) / Euro 5 (2009), Euro6 (2013), ...

� Directive 98/70/CE relative à la qualité de l'essence et des carburants diesel� disparition de l'essence plombée� diminution des teneurs en soufre des carburants...

� Directive sur l'incorporation des biocarburants (2003/30/CE, 2009/28/EC)

Les carburants en EUROPE : contexte réglementaire (1)


©IF

P

� Directive 98/70/CE sur la qualité des carburants (essence et gazole) déclinée dans des normes (spécifications des carburants)� essence : EN 228� gazole : EN 590

� Ce contexte réglementaire européen pour les carburants permet de : � participer à la maîtrise des rejets polluants et amélioration

qualité de l'air� garantir une qualité minimale à l’utilisateur� harmoniser les propriétés des produits sur le territoire (national,

européen)

� ... mais il implique des contraintes de formulation de plus enplus sévères

Remarque : contextes réglementaires similaires aux US et au Japon



©IF

P

Biocarburants :volonté politique et cadre réglementaire spécialement mis en place :� Directive 2003/30/CE sur les Biocarburants

� road map d'incorporation des biocarburants aux carburants routiers� objectifs d'incorporation pour les États membres fixés en %

énergétique de la consommation annuelle d'essence + gazole ("pool carburant")� 2005 : 2%� 2010 : 5,75%� 2003/30/CE directive modified : 5,75% energy of biofuels in 2008, 7% energy in

2010

� + directive "fiscale" : permet d'appliquer un taux d'accise réduit�� Révision en 2006 : directive "Biocarburants" obligatoire et non plus

incitative� Directive 2009/28/EC : 20% d'énergie renouvelable en 2020 dans le mix

énergétique, 10% pour le transport� Directive Biocarburants déclinée en normes (spécifications) :

- Biodiesel (EMAG*) : EN 14214 �� en cours de révision- Éthanol : EN 15376


*esters méthyliques d'acides gras


©IF

P


� 3 axes majeurs � Évolution continue des carburants pour un

fonctionnement optimal des technologies




©IF

P

ÉÉvolution des spvolution des spéécifications "essence"cifications "essence"

2005 2009

Teneur en soufre 50 ppm pour atteindre 10 ppm en 2009 < 10 ppm

Teneur en aromatiques < 35%vol < 35%vol

Teneur en olefines < 18% vol < 18% vol

Teneur en benzene < 1% vol < 1% vol

Lead content id id

Pression de vapeur (été) 45-60 kPa relaxe si E10

RON / MON 95 / 85 95 / 85

Densité 720-775 720-775


©IF

PEVOLUTION DES SPÉCIFICATIONS "GAZOLE"

2005 2009

Teneur en soufre 50 ppm pour

atteindre 10 ppm en 2009

10 ppm

Indice de cétane > 51 >51

Densité 820 - 845 820 - 845

Cétane Index > 46 >46

Teneur en poly-aromatiques < 11 % m/m < 8 % m/m

Aromatiques totaux - -


©IF

P


� 3 axes majeurs � Évolution continue des carburants pour un fonctionnement

optimal des technologies




©IF

P

les les éévolutionsvolutions technologiquestechnologiques attenduesattendues

�� SystSystèèmesmes de postde post--traitementtraitementavancavancéé

�� Injection Injection indirecteindirecte�� Injection Injection directedirecte

�� mode mode homoghomogèènene�� mode mode stratifistratifiéé

�� VVT, VCRVVT, VCR�� Down sizing, Down sizing, suralimentationsuralimentation�� E.G.R. et E.G.R. et contrôlecontrôle de la de la

combustion (CAI)combustion (CAI)

�� SoufreSoufre�� Benzene, Benzene, aromatiquesaromatiques, , olefinesolefines�� PressionPression de de vapeurvapeur�� EnthalpieEnthalpie de de vaporisationvaporisation�� DistillationDistillation�� EncrassementEncrassement�� Indices Indices d'octaned'octane

�� NouvellesNouvelles basesbases

�� Nouveaux Nouveaux critcritèèresres

Mode de combustion non conventionnel

Moteur à allumage commandé Carburants


©IF

P

les les éévolutionsvolutions technologiquestechnologiques attenduesattendues

SystSystèèmesmes de postde post--traitementtraitementavancavancéé : DOC, DPF, SCR, : DOC, DPF, SCR, LNT, CRTLNT, CRT

Injection Injection directedirecte�� P injection P injection �� diamdiamèètretre troutrou injecteurinjecteur�� Multiple injectionMultiple injection�� VVA, VVTVVA, VVT�� fort fort tauxtaux d'EGRd'EGR refroidirefroidi�� Downsizing, Downsizing, suralimentationsuralimentation�� tauxtaux de compression de compression

optimisoptimiséé

Combustion LTC Combustion LTC

�� SoufreSoufre�� PolyPoly--aromatiquesaromatiques�� DensitDensitéé�� DistillationDistillation�� ViscositViscositéé, ...., ....�� IndiceIndice de de ccéétanetane�� EncrassementEncrassement�� StabilitStabilitéé�� ""NouvellesNouvelles bases"bases"�� NouveuaxNouveuax critcritèèresres carburantscarburants (?)(?)

Moteur Diesel Carburant

nouveaux modes de combustion :

quelles exigences carburants ?


©IF

P


� 3 axes majeurs � Évolution continue des carburants pour un fonctionnement optimal des

technologies

� Vers des formulations "évoluées" pour les nouveaux modes de combustion� Reviste des critères conventionnels ?



©IF

P


� 3 axes majeurs � Évolution continue des carburants pour un fonctionnement optimal des

technologies


� Vers des solutions alternatives � Carburants gazeux : GPL, GNV, DME, H2� Carburants synthétiques� Biocarburants� Autres


©IF

P

Les energies alternatives

� Le GPL, le GNV

� Le DME

� Les carburants synthétiques

� L'Hydrogène

� Les biocarburants

� Autres : butanol, ....


©IF

P

Émissions comparées de CO2 calculées pour une combustion stoechiométrique

masse CO2émis

(g/g carb.)

GAINmasse CO2

PCI(kJ/kg)

masse CO2émis

(g/kJ) x 103

GAINmasse CO2

GNV 2,75 - 13,5 % 48444 56,8 - 23,7 %

GPL 3,03 - 4,7 % 46055 65,8 - 11,7 %

Gazole 3,17 - 0,3 % 42769 74,1 - 0,5 %

Supercarburant 3,18 0 42690 74,5 0

masse CO2émis

(g/g carb.)

GAINmasse CO2

PCI(kJ/kg)

masse CO2émis

(g/kJ) x 103

GAINmasse CO2

GNV 2,75 - 13,5 % 48444 56,8 - 23,7 %

GPL 3,03 - 4,7 % 46055 65,8 - 11,7 %

Gazole 3,17 - 0,3 % 42769 74,1 - 0,5 %

Supercarburant 3,18 0 42690 74,5 0

GPL – GNV retour


©IF

P

Le DiMéthyl Ether (DME)

le carburant gazeux du cycle Diesel� Avantages :

� bon indice de cétane (conservation du cycle Diesel)� carburant gazeux => mélange air / carburant facilité

=> très bas niveaux d'émissions de particules

� Inconvénients :� carburant gazeux => problèmes de stockage et de

distribution (idem GPL)� nécessité d'une adaptation moteur


©IF

P

Ultra-Clean DieselJet Fuel

LubricantsAlpha olefins

SYNGAS(CO + H2)

Gas(CH4)

Acetic acid

MTBE

Urea

Fuel CellsGreen Fuels

Methanol

Ammonia

Formaldehyde

Fuels/ Additives

Olefins

PolyethyleneEthylene GlycolAlpha-olefins

PolypropyleneAcrylonitrile

Fuel CellsDME

PowerGeneration

DieselFuel

LPGSubstitute

FT Synthesis GTL

Hydrogen

Filières alternatives de type XtL , avec X=B,C,G

GNV Coal

Enjeux: bilan GES avec ou sans CCS du CO2

Biomass


©IF

PLes bases alternatives

� le gazole Fischer-Tropsch (GTL, CtL, BtL, WtL)� gazole de synthèse (inventé dans les années 20)

� déjà utilisé pendant la seconde guerre mondiale (gazole ex-charbon)

� développé principalement en Afrique du Sud pendant l'Apartheid

� Principe � Combustion incomplète pour former du "gaz de synthèse": CO +

H2� puis synthèse contrôlée pour former des paraffines de longueur

contrôlée CnH2n+2� Avantages :

� compatibilité avec les bases pétrolières classiques� faible niveau de polluants : indice de cétane élevé, absence

d'aromatiques et de soufre,� coût d’accès en baisse


©IF

PLes biocarburants : quel spectre aujourd'hui ?Les biocarburants : quel spectre aujourd'hui ?

Les principales options possiblesLes principales options possibles

Les biocarburants liquidesLes biocarburants liquides�� ÉÉthanol / ETBEthanol / ETBE�� Huile vHuile vééggéétale Pure tale Pure �� Biodiesel : Esters d'acides grasBiodiesel : Esters d'acides gras�� HVO (HVO (NexBtlNexBtl, ....), ....)�� BtLBtL�� Autres produits (Autres produits (biobutanolbiobutanol, DES, ....), DES, ....)

Les biocarburants gazeuxLes biocarburants gazeux�� BiogazBiogaz�� DME, DME, �� H2H2


©IF

PBiocarburants de 1ère génération

EMHA

EEHV

EMHV

Un volume limité et une concurrence avec le marché de l’alimentaire

CH3CH20H

C18H36COOCH3

HDO : NexBtL, Green DieselCnH2n+2


©IF

P

Voie thermochimique : � différents produits possibles à partir du gaz de synthèse (y compris

carburants d'aviation)

Voie biochimique :� moins de contraintes de taille d'installation� possibilité d'une ligne dédiée au sein d'une éthanolerie G1

Les filières biocarburants de deuxième génération (G2)

1 t de M.S. ~ 0,2 tep


©IF

PLes biocarburants liquides : synthèse

BtLBtL, , HVOBases gazoles à fort potentiel

Éthanol

Biodiesel EMHV, EEHV, EMHA,

EEHA

Ethanol (HVP)

Moteurs Diesel (conventionnels ou dédiés)

Éthanol ex BLC (3)Éthanol, ETBEImpact positif sur CO et HCEtOH : TV et Aldéhydes

Moteurs AC et FFV

Biocarburants de seconde génération

(2G)

Biocarburants de première génération

(1G)Applications

Type de

biocarburants

Impacts positifs sur les émissions de CO2 WtW


©IF

P

Biocarburants : les prochaines étapes� La première génération

� à partir de matière première aussi utilisée pour l'alimentaire

� plantes sucrières ou amylacées : Betteraves, blé, maïs

� Huiles végétales : colza, tournesol, soja, palme

� La seconde génération� à partir de biomasse ligno

cellulosique et en utilisant toute la biomasse

� bois, paille

� cultures dédiés : taillis àrotation rapide

Éthanol et Biodiesel Ethanol, BtL

et une génération intermédiaire : production d'hydrocarbure par hydrotraitement poussé des huiles végétales ou animales : HVO; HVA


©IF

P

0.66 (Malaysia)

39

5

20

25

Palm

<1

1.5

40

3.75

Jatropha

37.510.718.9World production estimate 2007 (Mt)

0.70 (USA) / 0;82 (China)

0.83 (Europe

)

Production costEMHV (€/L)

0.41.11.5Oil production (t/ha)

204342Oil content %

32.53.5Yield (t/ha)

SoyaSunflowerRape

Production cost: IFP estimates based on economic data published by Nexant, detailed for year 2006 and updated for the first half 2008

G1 to G3 biofuels


©IF

P

The alternative liquid fuels for Diesel enginesG3 biofuels?

<1

1.5

40

3.75

Jatropha

0.66 (Malaysia

)

39

5

20

25

Palm

0

30-120

50

60-240

Algae

37.510.718.9World production estimate 2007 (Mt)

0.70 (USA) / 0.82 (China)

0.83 (Europe

)

Production costEMHV (€/L)

0.41.11.5Oil production (t/ha)

204342Oil content %

32.53.5Yield (t/ha)

SoyaSunflowerRape

Source: CEVA

Brown algae

Red algae

Green algae


©IF

P

The alternative liquid fuels for Diesel enginesG3 biofuels?1- Algae production• Two types of algae:

• Autotrophic: Grow with light and inorganic carbon CO2• Heterotrophic: Grow without light with any organic source of carbon

• Three types of growing processes:• Open reactors: Raceway pond – lower yields• Tubular photo bioreactors many existing shapes • Fermentation (for heterotrophic algae) – best yields but only at lab scales

Raceway pond

Tubular photo bioreactors

Fermentation


©IF

P

The alternative liquid fuels for Diesel enginesG3 biofuels?

2- Algae transformation• Oil extraction:

• Esters (Most studied so far, but there are limits on the chain length and the number of insaturation)

• HVO• Gasification � Fischer-Tropsch

<5

<5

C20:4

1-6

3-29

C16:1

21-342-226-8<217-44Autotrophic algae

3441816Jatropha

<0.51038644Palm

1-301-5028-601-711-37Heterotrophic algae

85323410Soya

<0.5691856Sunflower

921592,55Rape

C20:5C18:3C18:2C18:1C18:0C16:0

High iodine index


©IF

P

Les autres Bio-alternatives

� Les composés oxygénés� Butanol, DME, méthanol,

� H2 � Moteur thermique, PAC

� dans un avenir long terme � problématique matériaux, logistique, stockage,...� ... et quel mode de production de l'hydrogène


©IF

P

The main pathways forproduction of biofuels

colza oilsunflower oil

biofuels pathways of todaybiofuels pathways of today

esterificationFAME, FAEE, blending

with diesel

blendingwith gasolineethanol

fermentationsugars

beetrootsugar cane

maise, cornpotatoes

starch

farming wastes(straw)forest wastes

dedicated cropsshort-rotationcoppice

BTL

(gasification)

enzymatic

hydrolysissugars

CO+H2 hydrocarbons blending

ethanol

blending

biofuels pathways of tomorrowbiofuels pathways of tomorrow

ETBE

and and hydrotreamenthydrotreament of vegetable oil orof vegetable oil oranimal fat animal fat

G1

G2


©IF

P

Les biocarburants : quel mode d'utilisation

Dans la limite

des spécifications

CE : E5, B5,

France : B7, E5,

E10, vers B10, E10

(Interchangeabilit(Interchangeabilitéé))

Incorporation systIncorporation systéématique de quelques %matique de quelques %

Applications spApplications spéécifiques et dcifiques et déédidiééeses

Applications spécifiques :

• B30,

• FFV – E85 (F, S)

• Moteurs dédiés

• CIDI et EtOH, DME

Aujourd'hui : transport routier et off-roadDemain : route, air, fer, (mer)


©IF

PLes biocarburants liquides : synthèse

BtLBtL, , HVOBases gazoles à fort potentiel

Éthanol

Biodiesel EMHV, EEHV, EMHA,

EEHA

Ethanol (HVP)

Moteurs Diesel (conventionnels ou dédiés)

Éthanol ex BLC (3)Éthanol, ETBEImpact positif sur CO et HCEtOH : TV et Aldéhydes

Moteurs AC et FFV

Biocarburants de seconde génération

(2G)

Biocarburants de première génération

(1G)Applications

Type de

biocarburants

Impacts positifs sur les émissions de CO2 WtW


©IF

P

Biofuels: the situation

BtL, DMEEthanol, Biobutanol,Biogas, H2

G2: wood, SRC, waste

Biodiesel = FAEEthanol, HVO

EthanolBiogas

G1: sugar, cereals, vegetable oil

Diesel EngineSpark Ignition Engine

Biofuels


©IF

PLa réglementation européenne

� Directives et projets de directives� 2003/17/EC (amendement 98/70/EC) : Qualité de l'essence et du gazole � 2003/30/CE : Promotion des biocarburants. Objectif 5,75% en contenu

énergétique dans le pool carburant européen en 2010. pas d'obligation

� 2007/0019 (COD) (amendement 98/70/EC) proposition à appliquer en 2009:

� soufre (10 ppm) et polyaromatiques (8%) � augmentation de la teneur maxi autorisée en oxygène pour permettre

d'atteindre 10% éthanol (3,7% maxi en oxygène). Affichage à la pompe.� suivi obligatoire des émissions de GES pour les carburants (cycle de vie) à

partir de 2009. De 2011 to 2020, réduction de 1%/an

5,75%2%part des biocarburants (contenu énergie)

20102005année


©IF

PBiofuel for aeronautic :the challenges

Air transport : specific constraints for fuels

with which consequences for Biofuel selection ?


©IF

PFuel for air transport : the fuel key factors (1)

� High Energy content

� Cold properties

� Thermal stability in use

� Storage and safety

� Combustion properties: physico-chemical properties, low level of pollutants, low flame temperature, no fouling

� Worldwide availability


©IF

P

� with the lowest contribution to � the CO2 emissions� the regulated pollutants : specially NOx, soot and noise

� specific constraint such as:� a low level of fleet turn-over: aircraft use duration > 30 years� very large scale of re-fuelling area� strong safety concern (storage, combustion stability and re-

lighting...)� no competition with food

Fuel for air transport : the fuel key factors (2)


©IF

PBiofuels : the aircraft challenges

HVOH2

BiodieselHVO

G3 :µ algae, .....

BtL, H2, Heavy alcohols

BtL, DMEEthanol, Biobutanol,Biogas, H2

G2 : wood, SRC, waste,

very limited availabilities

Biodiesel : FAEHVO

EthanolBiogas

G1 : sugar, cereals, vegetable oil

AircraftDiesel EngineSpark Ignition Engine

Biofuels


©IF

P

Biofuels and useRoad transport

Ethanol G1 and G2

Biogas

Biodiesel

HVO : G1 (G3)

BtL

Biobutanol, DME

H2

Air Transport

BtL (XtL) and HVO-G3

H2 ?

Rail and sea

Biodiesel

With a strong attention dedicated to LCA


©IF

P

-200

-100

0

100

200

300

400

0 100 200 300 400 500 600

Total WTW energy (MJ / 100 km)

WTW

GH

G e

mis

sion

s (g

CO

2eq /

100

km

GasolineDiesel fuelLPGCNGCBGEtOH ex SBEtOH ex wheatEtOH ex celluloseEtOH ex sugar caneMTBE/ETBEBio-dieselSyn-diesel ex NGSyn-diesel ex coalSyn-diesel ex woodDME ex NGDME ex coalDME ex wood

Em

issi

ons

GE

SW

tW(g

CO

2/10

0km

)

Energie WtW (MJ/100km)

Emissions du puits à la roue des carburants alternatifs(étude EUCAR/JRC/CONCAWE, 2005)

GNC

Bio-dieselEthanolBtL

essence et gazole

ref gas.2002

refg

as.2

002

retour


©IF

P

Les apports de l'hybridation des véhicules

� Optimisation des conditions de fonctionnement du moteur thermique;

� Récupération d'énergie au freinage;� Recharge sur le réseau;� Autonomie tout électrique;� Motorisation intégrale;


©IF

P

Automotive alternative fuels roadmap

2000 2010 2020 2030 Year

Increasing Risk

R & D, validation in real life useCNG

Biofuel G1 :biodiesel ethanolbiogas

Hydrotreated bio oil :HVOGTL

Biofuel G2 :Ethanol ex-straw,

biogas

CTL with CO2 C&S

Biofuel G2:BTL

Biofuel G3

hydrogen


©IF

P

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

Documents

L'énergie pour le transport Quelle transition pour une