Vers un transport plus respectueux - Faculté des Sciences · Le transport routier est fortement exposé à la sécurité d’approvisionnement. E de e Etat de la situation Court

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Vers un transport plus respectueux

de l’environnement:

Horizon 2020-2030

Pierre DUYSINX

Université de Liège

Laboratoire d’Ingénierie des Véhicules Terrestres

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Etat de la situation Court terme Long terme Moyen terme

PLAN DE L’EXPOSE

Etat de la situation:

Les défis

Tendances et solutions à court terme

Améliorations des moteurs à combustion interne

Recherches et développements à moyen terme

La diversification des carburants

Les véhicules électriques

Les véhicules hybrides

Perspectives à long terme

La pile à combustible

La société de l’hydrogène

Le véhicule intelligent

Le concept de mobilité personnelle

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Wallonie: terre historique des véhicules électriques et hybrides

En 1899, le vervietois Camille Jenatzy est le premier à passer les 100 km/h avec une voiture électrique

Henri Pieper crée les automobiles pétroléo électriques en 1899 premières voitures combinant une motorisation thermique avec un moteur électrique. La firme de Herstal Auto Mixte produit des véhicules entre 1905 et 1912.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Jamais_contente.jpg

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État de la situation

et enjeux

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AUGMENTATION DE LA DEMANDE DE TRANSPORT

Le parc automobile mondial: 1 milliard de véhicules en 2020 – 2.8 Milliards en 2050?

Van Mierlo, Magetto, Lataire, 2006

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AUGMENTATION DE LA DEMANDE DE TRANSPORT

Le parc automobile de l’UE a augmenté de 50% en 20 ans (+3 millions par an)

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LE TRANSPORT ROUTIER ET LE PÉTROLE

Le transport routier est totalement dépendant du pétrole (> 90%) dont 70% est importé

Le secteur du transport routier est

Très sensible à la fluctuation des prix du pétrole : compétitivité!

Très menacé par la diminution des ressources (et donc l’augmentation des prix) du pétrole

Le transport routier est fortement exposé à la sécurité d’approvisionnement

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DEPLETION DES RESSOURCES DE PETROLE

Ressources en pétrole ~ 35 à 40 ans

Réserves en pétrole ~ 60 ans

Source: fr.wikiperdia.org

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/fr/b/ba/D%C3%A9tections-de-p%C3%A9trole.png

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EMISSIONS DE CO2 ET RECHAUFFEMENT GLOBAL

Accroissement des émissions de CO2

Menace d’un réchauffement global

Protocole de Kyoto pour réduire les émissions de CO2

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Les transports et les émissions de CO2

En 2006-2007, le secteur des transports représentait

31% de la consommation totale en énergie de l’UE27

Le transport routier représente:

83% du transports de l’UE

28% des émissions de CO2 de l’UE27

71% dû au transport de passagers

Les véhicules individuels représentent

63% des émissions de CO2 du transport routier

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POLLUTION LOCALISEE DANS LES CENTRES URBAINS

80% des Européens vivent dans des villes

16 villes de plus de 10 millions d’habitants

70 villes entre 800.000 et 1.000.0000 habitants

>1000 villes avec plus de 100.000 habitants

Forte exposition des Européens aux pollutions locales

Contribution du secteur du transport dans les

émissions globale de polluants de l’UE (2001)

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TENDANCE DANS L’UNION (LIVRET BLANC DE LA D.G.

ÉNERGIE & TRANSPORT)

La congestion du réseau

Zones urbaines, réseau

transeuropéen

La congestion entraîne une

réduction de compétitivité =

0,5% du PNB en 2001, 1% du PNB en 2010.

Sécurité routière

41.000 morts par an sur les

routes de l’UE

Coût: 2% du PIB

Objectif pour 2010 réduire le

nombre de tués par 2: raté.

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LA SECURITE ROUTIERE

Sécurité routière

35.000 morts par an sur les routes de l’UE

Coût: 2% du PIB

Objectif entre 2000 et 2010 réduire le nombre de tués par 2 (soit 27.000 tués): raté.

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Le défi de la mobilité durable

La mobilité est un droit des citoyens

La mobilité individuelle est une grande avancée

Des systèmes de transport efficaces sont très importants pour la prospérité de la société avec un impact important sur:

La croissance économique

La société

L’environnement

Le but des transports durables est de s’assurer que les systèmes de transport rencontrent les besoins sociétaux, les besoins économiques et les contraintes environnementales

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Objectif pour 2030 :

50% d’efficacité en plus

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OBJECTIF POUR 2030 – 50% D’EFFICACITÉ EN PLUS

Défis sociétaux:

Dé carbonisation (zéro CO2)

Fiabilité

Sécurité

Compétitivité globale

Objectifs pour l’industrie européenne

Concevoir et produire les motorisations électriques et à combustion internes les plus performantes

Les concepts de véhicules les plus innovants et les mieux adaptés à leur application

Atteindre les niveaux de dé carbonisation les plus élevés pour les systèmes de transports et les utilisations les plus efficaces des ressources énergétiques fossiles et renouvelables

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Source:ERTARC

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PRÉVISIONS POUR LES 20 ANNÉES À VENIR

Véhicules électriques: marché de niche

Véhicules hybrides en croissance

Conversion des moteurs à combustion vers des carburants alternatifs et/ou dé carbonés

Source:ERTARC

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Contributions essentielles de l’industrie Européenne à la lutte contre le réchauffement climatique et au défi énergétique:

Amélioration essentielle de l’efficacité énergétique des moyens de transport

Plus grande efficacité énergétique des moteurs, des véhicules et des systèmes de transport

Utilisation accrue des moyens de transport alternatif et collectif, spécialement en milieu urbain

Utilisation accrue des possibilités offertes par les nouvelles technologies ICT (V2I, V2V)

Augmentation de la part des renouvelables dans les transports

Utilisation des bio carburants

Utilisation des renouvelables dans la production d’électricité


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SÉCURITÉ DANS LES TRANSPORTS

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Tendances et solutions nouvelles

à court terme

- Yes we can -

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REDUIRE LA POLLUTION LOCALE: LES NORMES

Euro III

Euro IV

Euro II

Réduction des normes d’émissions pour les voitures individuelles et les moteurs de poids lourds (EURO x)

Les émissions de polluants ont été réduites fortement (facteur 10) mais les émissions de CO2 continuent d’augmenter!

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REDUCTION DES EMISSIONS DE CO2

En Europe la réduction des émissions de CO2 a été obtenues grâce à une « diéselisation » assez large du parc automobile.

Diesel

Essence

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Réduire les émissions de CO2

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AMELIORATION DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE

AMELIORATION DES CARBURANTS:

Carburants plus propres :

suppression du Pb, des SOx

AMELIORATION DE LA LA COMBUSTION

Utilisation de l’électronique

Injection directe

Optimisation de la combustion

Réduction de taille du moteur

(downsizing)

SYSTEMES DE POST TRAITEMENT

Convertisseurs à 3 voies (essence)

Catalyseurs 4 voies, filtres à particule, etc. (diesel)

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Gains de consommation de l’injection directe et combustion stratifiée (V=1,2l essence) par rapport à la technologie conventionnelle (source IFP)

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Downsizing: réduction de cylindrée sans perte de performance (couple, puissance) permet des gains importants de consommation sur l’utilisation du véhicule

Le downsizing s’obtient par le recours à la suralimentation et l’utilisation de turbocompresseurs

Potentiel important de downsizing: moteurs de 1.2 à 1.5l dotés de performances spécifiques élevées: couple spécifique de 150 Nm/l et puissance spécifique de 50 kW/l)

Sur l’exemple: à performances égales le downsizing permet une réduction de consommation de 21% (source IFP)

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Amélioration de la combustion par homogénéisation de la charge et auto allumage par compression (HCCI/CAI)

Possibilité de réduire les NOx par 1 à 100

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Le défi le plus important pour les moteurs Diesel: la réduction des polluants (NOx et PM)

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La recherche actuelle porte sur des moteurs de cylindrée plus petite (< 1000 cm³)

Exploration de nouvelles configurations

Configuration de moteurs bicylindres ou mono cylindres

Renaissance du moteur deux temps?

ex. moteur 2T diesel à pistons opposés

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Moteurs bicylindres ou monocylindres

AVANTAGES

Petite cylindrée (downsizing)

Plus compact (packaging)

Utiliser des composants éprouvés des moteurs de plus grosses cylindrées

Exemple Turbo Diesel 2.0 l (4 cyl.) -> 1.0 l (2 cyl.)

DESAVANTAGES & PROBLEMES A RESOUDRE

Équilibrage et bruit

Sollicitations “anormales”

Configurations inhabituelles

(e.g. boxer)

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CARBURANTS ALTERNATIFS PLUS PROPRES

Carburants alternatifs:

Gaz Naturel comprimé (CNG)

Liquefied Petroleum Gas (LPG)

Alcools (éthanol, méthanol)

Bio diesel (DME, etc.)

Hydrogène

Accroissement des parts de marché des carburants alternatifs (Livret blanc de

la D.G. Énergie & Transport):

Objectif pour 2020: 20% du marché

Bio carburants: 6% en 2010

Gaz Naturel

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CAHIER DES CHARGES DU SYSTEME DE PROPULSION D’UN VEHICULE

Valeur énergétique des carburants

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MOTEUR CI + HYDROGENE ou GAZ NATUREL

Conversion assez peu onéreuse des moteurs à piston

Questions principales

Réseau de distribution de l’hydrogène

Temps de remplissage

Stockage du H2 à bord

Compressé @ 800 bars

Liquéfié @ -253°C

Adsortion (nanotubes de carbone…)

Réduction de l’autonomie!

Hydrogen-powered MINI

concept (BMW group)

Bus roulant au gaz

naturel

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MOTEUR CI + GAZ NATUREL

GAZ NATUREL

AVANTAGES

Adaptation facile des moteurs

Pouvoir calorifique

Réseau de distribution présent

PM en baisse

INCONVENIENTS

Volume par unité d’énergie

Réseau de station service en construction

Émissions de CH4

Etude IFP d’un prototype au GN (Tilagone &

Venturi, 2004)

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Comment améliorer encore l’efficacité des véhicules?

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EQUATION DE MOUVEMENT DU VEHICLE

Froulement = mg (Fr0 + Fr2V2)

Fr0 = 0.0062 to 0.015

Fpente = m . g . sin

Faero = ½ S Cx V2 Cx~ 0.25 à 0.40

Ftraction = m a + Fgrade + Frolling + Faero

Ptraction = Ftraction . V

Finiertie = m . a

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FONCTIONNEMENT DES VEHICULES

Problème du fonctionnement des systèmes de propulsion: la très grande variabilité des régimes de fonctionnement

Objectif: dimensionner à la puissance moyenne!

Moyen: stocker l’énergie véhicule hybride

Source G. Coquery, INRETS

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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES NOUVEAUX SYSTEMES DE PROPULSION

source: www.nrel.org

Couper le moteur à l’arrêt

Améliorer le rendement du moteur, downsizing

du moteur, réduction des frottements internes

Récupération

d’énergie au freinage

Réduction de masse, du S Cx,

de la résistance des pneumatiques…

Carburants

avec moins de

carbone

Simplification & amélioration

de la transmission

Electrification des accessoires

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REDUIRE LES EMISSIONS DE CO2

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REDUIRE LES EMISSIONS DE CO2

Moteurs à combustion interne brûlant des gaz propres

Hydrogène (H2)

Gaz naturel (CH4)

Voitures électriques

Nouvelles générations de stockage de l’électricité: batteries, supercapacités, volant d’inertie…

Nouvelles machines électriques

Véhicules hybrides

Véhicules hybrides électriques

Véhicules hybrides hydrauliques, pneumatiques…

Les piles à combustibles

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Le Véhicule Electrique

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VOITURE ELECTRIQUE

Historique:

Les voitures électriques ont été très populaires entre 1905 et 1915.

Regain d’intérêt à chaque crise énergétique

Mais jamais de succès commercial

Avantages:

Mode à zéro émission

Très faible niveau sonore

Confort de conduite en ville

Désavantages:

Autonomie limitée (< 200 km)

Temps de recharge ( ~ 6 heures)

Le problème des véhicules électriques = les batteries: 200 fois moins d’énergie par kg que dans le pétrole!

Bolloré BlueCar

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CHAÎNES DE TRACTION ÉLECTRIQUE

L’architecture de base de la chaîne de traction électrique telle que montée habituellement sur les véhicules légers ou lourds tels que les véhicules industriels (ex. chariots élévateurs) et vélos/vélomoteurs électriques

Source d’énergie électrique : batteries ou réseau

Transmissions et trains roulants

Machine électrique

Unité de gestion de l’énergie

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TRACTION BI-MODE ou HYBRIDE PARALLELE

La traction thermique est utilisée hors des villes tandis que la traction électrique s’utilise en ville

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TRACTION HYBRIDE SERIE

Le moteur thermique (à piston ou turbine à gaz) entraîne un groupe électrogène qui recharge en permanence un groupe de batteries.

Les batteries débitent sur un moteur électrique de traction

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EFFICACITE DES VEHICULES ELECTRIQUES

Rendement Moteur Electrique: 90%

Electronique de Puissance: 95%

Batteries: Charge décharge (Li-ion): 95%

Total: 81%

Réseau Electrique: 95%

Production Combinée: 50%

Total : 38,5%

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RÉINVENTER LE CONCEPT DE VÉHICULE AVEC LA MOTORISATION ÉLECTRIQUE!

Avec des moteurs électriques il est possible d’imaginer mettre un moteur sur chaque degré de liberté (roue ou essieu) à actionner selon un principe qui est maintenant cher à la mécatronique

L’idée d’une motorisation électrique permet de remettre en cause l’existence de plusieurs organes mécaniques: embrayage, boîte de vitesses, différentiel mécanique…

L’arrangement des volumes est alors fortement dominé par la position des batteries et pas par celle du moteur.

On imagine aujourd’hui de nouveaux concepts de mobilité

http://electriccyclery.com/general wesley clark

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RÉINVENTER LE CONCEPT DE VÉHICULE AVEC LA MOTORISATION ÉLECTRIQUE!

Evolution vers des plus petits véhicules à vocation urbaine

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LES BATTERIES DE TRACTION

Acide Plomb:

Connues depuis 1900, maturité industrielle

Ni-Cd :

Connues depuis 1930, maturité industrielle

NiMH: seconde moitié du 20ème siècle

Similaire aux batteries NiCd, mais densité d’énergie et de puissance supérieure

Charge plus rapide

Standard industriel dans EV et HEV

Li-Ions: depuis 1990, prototype

Intercalation d’ions Lithium tantôt à l’anode en carbone tantôt à la cathode en oxyde métallique

Meilleure densité d’énergie et de puissance

Requiert un contrôle précis de la tension (inflammation)

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SYSTÈME DE STOCKAGE D’ENERGE: BATTERIES & SUPERCAPACITES

Batteries Acide Pb Ni-Cd Ni-MH Li-Ions SCap

Specific energy [W.h/kg]

30-40 50-60 70-95 130-200 1-10

Specific power

[W/kg]

150-400 80-150 200-300 200-300 10.000

Charge time

[min]

300-600 180-300 180-300 90-120 0,1

Charge discharge efficiency [%]

>80% 75 70 90-95 95

Life time

[cycles]

500-1000 800 750-1200

1200 100.000

Cost [$/kW.h] 120-150 250-350 200-350 200

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LE PROBLÈME DES BATTERIES

Carburant Acide Pb Li-Ions Essence Diesel

Energie spécifique du carburant [W.h/kg]

35 120 11.833 11.667

Rendement

[%]

80% 80% 12% – 20%

18% - 24%

Energie spécifique à la roue [W.h/kg]

28 96 1420 - 2366

2100 - 2800

Consommation [L/100 km] ou [kWh/100 km]

25kWh/ 100km

25kWh/100km

8l/100km 6l/100km

Autonomie (pour 100kg)

14 km 48 km 1666 km 2008 km

Facteur 200!

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VOITURE ELECTRIQUE

Problème principal = le batteries!

Barrière technologique: pas d’amélioration spectaculaire prévisible dans un roche avenir

Applications viables: véhicules ferroviaires où l’énergie électrique disponible via réseau

VEHICULE HYBRIDE

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INTÉGRATION DU VE ET PHEV DANS LE RÉSEAU

Mehdi Ferdowski, Plug-in Hybrid Vehicles –A vision for the

Future, 2007 IEEE VPPP

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Le courant de nuit est le carburant des véhicules électriques

Thomas Schneider, Transportation Efficiency Through Electric

Drives and the Power Grid, Capitol Hill Forum, Plug-in Hybrid

Electric Vehicles: Towards Energy Independence, July 10, 2007.

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Une idée noble: le véhicule électrique doit utiliser le renouvelable pour être “propre”

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Les batteries des VE et des PHEV sont une source de puissance de réserve pour niveler les pics de demande de puissance dans le réseau

Harold Adams, Planning Considerations for a Carbon Constrained Grid, 10/2007

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Le Véhicule Hybride

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VEHICULES HYBRIDES ELECTRIQUES

Les véhicules hybrides combinent deux sources d’énergie et de stockage d’énergie.

Par exemple, les véhicules hybrides électriques associent de l’énergie chimique et électrique

Les Véhicules Hybrides Électriques combinent les avantages:

des voitures électriques (mode zéro émission, conduite urbaine)

des moteurs à combustion interne (autonomie facilité de recharge, etc.)

Architectures:

Deux architectures de base: série or parallèle

Architectures complexes

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Ford Escape

Lexus RX400h

Toyota Prius II

Honda Insight

Le succès commercial est en train de venir (e.g. Toyota Prius II, Honda Insight, Lexus RX400h, Ford Escape…)

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VEHICULES HYBRIDES ELECTRIQUES SERIE

Taux d’hybridation (%) :

Τs = PAPU / Pe, PAPU : puis. max source primaire

(moteur à piston)

Pe : puis. max moteur électrique

ZEV (km) possible sur de courte distance

Charge des batteries

Freinage régénératif (machine électrique génératrice)

Si utilisation de la génératrice seulement : charge sustaining

Si recharge possible avec le réseau électrique aussi : charge depleting / plug in hybrids

Extension possible aux piles à combustible

Engine

Battery

Generator

M/G

Wheels

Node

Chemical

Electrical

Mechanical

Gruau MicroBus

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VEHICULES HYBRIDES ELECTRIQUES PARALLELE

Taux d’hybridation (%) :

Τp = Pe / (Pe + Pt),

Pt : puis. max moteur

Pe : puis. max mot. électrique

Micro < mild < full

Mode ZEV (km) est possible en

zone urbaine

Pour rencontrer les pics de

puissance, l’opération simultanée

des 2 moteurs est possible (mode

parallèle)

Transition entre modes et

gestion de l’énergie complexes

Charge sustaining / depleting

Differential

Eng

ne

Tank

Engine

Wheels

Chemical

Electrical

Mechanical

Gear change

M/G

Battery

Node

VW Lupo hybride

Green Propulsion

60 g CO2/km

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VEHICULE HYBRIDES COMPLEXES

V.S. aux hybrides séries

Plus petites machines électriques

Meilleure efficacité globale

V.S. aux hybrides parallèles

Pas besoin d’une boîte de vitesse

Transitions plus douces

V.S. aux hybrides complexes

Contrôle du moteur retrouvé

Accouplement bloqué à forte puissance

Tank

Wheels

Engine

Chemical

Electrical

Mecanical

Differential

Battery

Generator

M/G

Clutch

Renault Kangoo Hybrid

Green Propulsion

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DE L’UTILITE DE RECHARGER A LA PRISE

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

1.2

gaso

line

1.5

Dci d

iese

l

1.2

LPG

Hyb

rid, p

lug-

in

Hyb

rid, s

usta

ining

Fuel c

ell, plug

-in

Tota

l C

O2 e

mis

sio

ns (

g/k

m)

Energ prod.

Vehicle use

Prod./recycling

Renault Kangoo Hybrid

Green Propulsion Source: www.green propulsion.be

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VEHICULES HYBRIDES ELECTRIQUES « DOUX »

Architecture « douce »

Petites machines électriques (~10 kW)

Fonction Stop & start

Faible capacité de freinage régénératif

Assistance pour la source principale

Replace le volant d’inertie moteur, le démarreur et l’alternateur

PAS de mode électrique pur significatif

Transmission

Mechanical

Node

Tank

Wheels

Engine Chemical

Electrical

M/G

Battery

Honda Insight

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VEHICULES FERROVIAIRES HYBRIDES

Sans système de stockage, la récupération d’énergie est faible

Headway (s) 240 420 600

Line receptivity

83% 72% 63%

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VEHICULES FERROVIAIRES HYBRIDES

Introduction d’un système de stockage à bord et dans les sous station pour améliorer le rendement énergétique

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LOCOMOTIVE HYBRIDE

Économie de carburant : 41%

Économie de maintenance :14%

Réduction des polluants de mission : 55%

Réduction de bruit : 14 dB

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Le Véhicule à Pile à Combustible

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PILES A COMBUSTIBLE: C’EST QUOI?

Système de conversion directe de l’énergie d’un combustible en électricité

Réaction électrochimique (oxydo-réduction) sans flamme

La pile à hydrogène H2 – O2 : réaction inverse de l’électrolyse de l’eau

Réactifs introduits et renouvelés tandis que les produits de réaction enlevés en continu

Rendement élevé (~50%)

Coût des électrodes: métaux précieux

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PILES A COMBUSTIBLE A HYDROGENE

Avantages:

Fonctionnement silencieux

Rendement théorique élevé

(supérieur à 50%)

Pas de rejet direct de polluants

Inconvénients:

Coût des électrodes

Pureté des combustibles

On distingue actuellement différents types de piles à combustibles

Piles PEM (polymer exchange membrane)

Pile au Méthanol Direct

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VEHICULES A PILES A COMBUSTIBLE

Véhicule zéro émission:

Pas de rejet sauf H2O

Opération quasi silencieuse

Configuration généralement hybride série

Batterie de stockage ou supercapacité

Récupération d’énergie au freinage

Downsizing de la pile

Hydrogène

H2 ou double énergie (réseau + H2)

H2 production et distribution?

H2 stockage autonomie

Battery

M/G

Fuel cells

Wheels

Node

Tank Chemical

Electrical

Mechanical

Toyota FCH4

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Marché et applications mobiles

Programme CUTE: clean Urban Transport

Zaphira Marathon

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PILES A COMBUSTIBLE

• Première victoire d’un véhicule à pile à combustible (PAC-Car2) avec 3836 km/ litre d’essence (equiv)

• 3 PAC dans le top 10

Saut technologique: Les piles à combustibles ont gagné le Shell Eco Marathon 2005 (Nogaro, France)

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Honda Clarity

Première voiture à pile à combustible disponible à grande échelle de manière commerciale depuis 2009

Disponible sous forme de leasing (600$ par mois)

Uniquement en Californie et à Tokyo Région

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PROJET SWARM: LE PRINCIPE

Déploiement de 100 voitures dans trois régions

Utilisation de véhicules pré-commerciaux, peu chers (pas les Daimler à 1 M€)

Régions sélectionnées :

West Midlands: Birmingham, Nottingham, Coventry

Fédération Wallonie (Liège) Bruxelles

Weser-Ems: Wilhelmshaven, Oldenburg, Bremen

Trois station de recharge par région

Véhicule à disposition de particuliers, de collectivité, en location ou usage partagé

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PROJET SWARM

« Closing the Gaps »

Sites et projets existants:

Scottish network

London

Cologne

(Frankfurt)

Hamburg

Berlin

Copenhagen / Scandinavia

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PROJET SWARM: LES VEHICULES

• Véhicules passagers

• Légers et efficients

• Peu coûteux

H2O e-mobile

elano

(based on MicroCar) MicroCab

RiverSimple

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PROJET SWARM: PRODUCTION D’HYDROGENE

Hydrogen

Storage (500 bar)

On-/Offshore Wind

Power Electrical Grid

Electrolysis

H 2 Compression

(from 30 to 450 bar)

Fuel Cell

Power Plant

Compression

O 2 (250 bar)

O 2 Storage

(250 bar)

O2

H2 for peak

power production

Overall

Management &

Control System

Electricity

Electricity

Filling Station

Pipeline

Industry

(e.g. chemical)

Fuel Cell

CHP

End user 1

H2 as industrial gas

Vehicles

Fuel Cell

CHP

End user 2

Fuel Cell

CHP

End user n

H2 as fuel

H2

H2

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PROJET SWARM: UNIVERSITE DE LIEGE

Véhicules - 30 par « site »

- Wallonie-Bruxelles : elano

- Micro car urbain (similaire au concept zen car )

H2O e-mobile « elano » - Hybrides pile à combustible /

batterie

- Autonomie : 250–350 km

- Vmax : 120 km/h

Stations de remplissage - Partenaire: Air Liquide

- Réservoirs

- A terme: couplé au solaire ou à l’éolien

- Stations incluses dans des containers

- Transportables/ relocalisables - Type A: 700 bar, remplissage rapide

- Type B: 350 bar, remplissage lent ou rapide

- Coût de l‘hydrogène <10 €/kg

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PRODUCTION D’HYDROGENE

Électrolyse de l’eau

Dépend des émissions moyennes de la production d’électricité

Faible efficacité globale (<60%)

Offre l’avantage de pouvoir stocker de manière massive de

l’énergie électrique et de niveler les fluctuations

Reformage d’hydrocabone à partir de gaz naturel ou de pétrole

Production de CO2 quand même et utilisation de carburant fossile

Émissions en amont

Semble le plus intéressant aujourd’hui

Récupération d’hydrogène « perdu » dans des processus

Poly génération

Production de chaleur, d’énergie et de fuel dans des grosses installations avec éventuellement capture du CO2 et des polluants

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Les gains au niveau des émissions de CO2 par rapport au reformage RFG aux USA

HYDROGENE

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PRODUCTION D’HYDROGENE

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Comparaison des solutions:

indice d’éco efficacité

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ETUDE DU CYCLE DE VIE

La comparaison objective des différentes solutions doit être basée sur le cycle de vie complet du véhicule et du carburant

Production du véhicule et de la motorisation

Émissions du puit à la roue (Well to wheel emissions) du carburant

Émissions au pot d’échappement

Préparation du fuel ou de l’énergie Pétrole (essence / diesel)

Électricité (batteries, charge depleting hybrid)

Hydrogène (moteur à piston ou pile à combustible)

Extraction du carburant primaire

Recyclage du véhicule

Les résultats sont parfois surprenants et sont parfois contraires aux idées reçues!

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ETUDE DU CYCLE DE VIE – ELECTRICITE - HYDROGENE

Émissions de la production d’électricité :

Renouvelable + mix traditionnel

Variable selon

le moment de la journée (jour / nuit)

le lieu: mix suédois: 19 g CO2/kW.h vs mix grec: 1111 g CO2/kW.h

Émissions en amont de la centrale?

Émissions pour la production d’hydrogène

Électrolyse de l’eau

voir production d’électricité

faible efficacité globale (<60%)

Reformage d’hydrocabone à partir de gaz naturel ou de pétrole

production de CO2 quand même

émissions en amont

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Eco driving

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ECO CONDUITE

L’éco conduite est un style de conduite qui permet de réduire à la fois:

La consommation de carburant

Les émissions de CO2 et de polluants

Le risque d’accident

L’éco conduite est un style de conduite qui exploite pleinement le potentiel des nouvelles technologies de motorisation

L’éco conduite amène à des gains de consommation de l’ordre de 5 à 10%

L’éco conduite s’applique à tous les véhicules: voitures, motos, véhicules utilitaires légers ou lourds (bus, camions)

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ECO CONDUITE

Les dix règles de base de l’éco conduite:

1. Ralentir, contrôler sa vitesse et utiliser les rapports de boîte supérieur

2. Accélérer et freiner progressivement

3. Eviter de faire tourner le moteur au ralenti

4. Vérifier la pression des pneumatiques

5. Faire l’entretien périodique du véhicule

6. Réduire la masse du véhicule dès que possible

7. Utiliser parcimonieusement le chauffage et l’air conditionné

8. Fermer les fenêtres à haute vitesse

9. Utiliser les qualités d’huile adéquates

10. Combiner ses voyages. Eviter les petits trajets

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ECO CONDUITE

Eco conduite = win win pour la société, l’environnement et les économies: Conduite défensive, détendue et intelligente Utiliser les plages inférieures de régime du moteur Conduite coulée avec un minimum de freinage Meilleure qualité de conduite: moins de stress, plus

grand confort Plus grande économie de carburant Réduction des émissions de CO2 entre autres Moins de bruit Réduction des risques et de la sévérité des accidents

EN RESUME : UNE NOUVELLE CULTURE DE CONDUITE

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ECO CONDUITE

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Conclusions

et Perspectives

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CONCLUSIONS

L’automobile

fait partie de notre vie

doit faire face à des défis majeurs à l’aube du 21ème siècle

Nouveaux développements à court et moyen termes

Améliorer les moteurs à combustion interne

En circulation urbaine le véhicule électrique constitue une réponse à l’amélioration de l’efficacité et la décarbonisation des transports urbains

Le pétrole et les moteurs à pistons ne pourront être remplacés que partiellement par plusieurs solutions alternatives (carburants et systèmes de propulsion), chacun étant le mieux adapté dans une niche.

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LE FUTUR

Véhicules multi sources

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Effet du poids sur la capacité de la batterie

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Concept de mobilité personnelle

Vision de plus petits véhicules très mobiles et très intelligents

Motorisation électrique

Batteries ou pile à combustible

Matériaux légers

Adapté à la circulation urbaine

Personnal Mobility Concept de

Toyota

Renault Twizzy

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CONCLUSIONS

En tout état de cause, le passage au véhicule électrique demandera un changement d’habitude

De consommation

D’utilisation

Préserver le bien précieux de la mobilité individuelle est à ce prix

Le rôle des technologies des télécommunication pour augmenter l’efficacité des transports

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CONCEPT DE VÉHICULE INTELLIGENT

Fonction d’intelligence et de communication

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INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS

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REFERENCES

European Commission. DG Energy & Transport. White Paper http://europa.eu.int/comm/energy_transport/fr/lb_en.html

Green Propulsion: http://www.greenpropulsion.be/

Ph. Pinchon. « Futures évolutions des motorisations dans l’automobile ». L’automobile du futur: les technologies de l’IFP. 6 mai 2004. http://www.ifp.fr/IFP/fr/espacepresse/Dossier_AutomobileDuFutur/2_ConfPresseIFP-FuturesEvolutionsMotorisations.pdf

R. Tilagone and S. Venturi. Development of Natural Gas Demonstrator Based on an Urban Vehicle with a Down-Sized Turbocharged Engine. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, Vol. 59 (2004), No. 6, pp. 581-591

http://europa.eu.int/comm/energy_transport/fr/lb_en.html

http://www.greenpropulsion.be/

http://www.ifp.fr/IFP/fr/espacepresse/Dossier_AutomobileDuFutur/2_ConfPresseIFP-FuturesEvolutionsMotorisations.pdf




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Vers un transport plus respectueux - Faculté des Sciences · Le transport routier est fortement exposé à la sécurité d’approvisionnement. E de e Etat de la situation Court