1 le gaz naturel nouveau venu parmi les carburants sébastien germano cicg sa, service r&d...

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Le Gaz NaturelLe Gaz NaturelNouveau venu parmi les carburantsNouveau venu parmi les carburants

Sébastien GermanoCICG SA, Service R&D

Symposium de l'AISEN" Voiture et Cité de demain"

EPFL, 31 mars 2004

22

Introduction Le GNV dans le monde et en Suisse Les transformations GNV Quelques caractéristiques de carburants Emissions & Environnement Taxes & Politique Gazmobile et le développement R&D Conclusions

33

Pourquoi Pourquoi le Gaz Naturel Carburantle Gaz Naturel Carburant ? ?

Réduction de l’impact sur l'environnement (pollution) Diversification de l'approvisionnement énergétique

65% du GN provient d’Europe Occidentale Réserves mondiales prouvées 63 ans

récupérables 150 ans Meilleure utilisation des réseaux de GN Nouveau marché pour le GN Transport par gazoduc

(Réduction des risques de pollution et de marées noires)

44


55

VéhiculesEn service En construction

1 Argentine 1'107'140 1'134 98 10.20032 Brésil 640'000 650 240 10.20033 Pakistan 475'000 476 278 01.20044 Italie 400'800 450 36 12.20035 Inde 159'159 166 07.20036 USA 130'000 1'300 05.20037 Chine 79'600 300 12.20038 Egypte 50'639 86 15 01.20049 Venezuela 44'146 149 01.2003

10 Ukraine 45'000 130 20 12.200311 Russie 36'000 218 2 07.200314 Bangladesh 22'030 25 126 10.200312 Canada 20'505 222 09.200318 Colombie 19'400 56 97 07.200313 Japon 19'406 230 12.200315 Bolivie 15'486 42 6 10.200316 Allemagne 19'600 410 175 02.200417 Malaysie 7'700 34 09.200319 France 7'200 105 01.200420 Iran 1'000 3 500 04.200321 Suisse 771 30 15 10.200322 Autres 38'113 596 84 04.2003

TOTAL 3'338'695 6'812 1'692

Stations de distribution

GNV GNV dans le monde dans le monde ((Stat. Gas Vehicle ReportStat. Gas Vehicle Report))

66


77

Types de conversionsTypes de conversions

GNV Bi-carburant Fonctionnement soit au gaz naturel soit à l’essence Aucune modification du moteur Solution la moins onéreuse

GNV Dédié Fonctionnement 100% gaz naturel Modifications du moteur (allumage, compression)

GNV Dual fuel Fonctionnement combiné gaz/diesel Allumage par micro injection de Diesel (< 3%) Reste = gaz naturel

88

Système d'injection multipoint GNCSystème d'injection multipoint GNC

Source: www.tartarini.it , Italie 2001

Sélecteur + Jauge

Régulateurde pression

Injecteursessence

InjecteursGNV

CalculateurGNV

MAP TPS RPM Came

Emulateur

Vanne +Sécurité

Réservoir

VanneSolénoïde +manomètre

AA

BB

CC

DDEEB B CALCULATEURCALCULATEUR

C C CONTROLECONTROLE

D D REGULATIONREGULATION

E E INJECTIONINJECTION

A A STOCKAGESTOCKAGE

99

Sécurité des réservoirsSécurité des réservoirs

Thermofusible si T > 110°C ± 10°C

Limiteur de débit si rupture de conduite

Disque de rupture (optionnel) si P > 300 bar

Fixation des réservoirs 20 g

1010

Remplissage et CompressionRemplissage et Compression

GAZ NATUREL

D

C

A BDurée 8 heures

@ 200 barDurée < 5 min.

@ 150 bar

Durée < 3 min.@ 200 bar

Durée < 15 min.@ 200 bar

1111

Station de distribution de GNC à AigleStation de distribution de GNC à Aigle

CompresseurDébit 40 m3/hPuissance 11 kW

StockageRéservoirs 16x60L à 280 barVolume 300 Nm3

Distribution5 véhicules à la suite2 vhc/h (24h/24)

1212

Offre de véhicules GNCOffre de véhicules GNC

S60, V70, S80

Golf Variant

Zafira, Astra Caravan

Multipla, Punto, Doblò VP, Doblò VU , Ducato

Berlingo VP, Berlingo VU, Jumper

E200 Kompressor

Partner

1313

Véhicules OEM's au gaz naturelVéhicules OEM's au gaz naturelEssence Gaz naturel

Date Cylindrée Prix Prix SurcoûtCitroën Berlingo 1.4 75/65 CV 29.04.1999 1.4 18'900.-- 22'630.-- + 3'730.--Citroën Jumper 2.0 110/100 CV 29.04.1999 2.0 38'198.-- 44'493.-- + 6'295.--Fiat Multipla 1.6 SX 103/92 CV 31.05.1998 1.6 25'200.-- 29'400.-- + 4'200.--Fiat Multipla 1.6 ELX 103/92 CV 31.05.1998 1.6 27'900.-- 31'700.-- + 3'800.--Fiat Punto 1.2 60 Active 60/52 CV 13.11.1999 1.2 16'200.-- 18'050.-- + 1'850.--Fiat Doblo 1.6 SX 5 pl. 103/92 CV 04.05.1999 1.6 20'046.-- 24'561.-- + 4'515.--Fiat Doblo Cargo 1.6 SX tolé 103/92 CV 04.05.1999 1.6 19'335.-- 23'850.-- + 4'515.--Fiat Doblo Cargo 1.6 SX vitré 103/92 CV 04.05.1999 1.6 19'844.-- 24'350.-- + 4'506.--Fiat Ducato 2.0 110/97 CV 04.05.1999 2.0 35'309.-- 39'376.-- + 4'067.--Mercedes E200 NGT 163/163 CV 11.01.2000 1.8 59'500.-- 64'610.-- + 5'110.--Mercedes Sprinter 2.3 143/130 CV 23.01.1999 2.3 47'236.-- 59'524.-- + 12'288.--Opel Zafira 1.6 100/97 CV 31.07.1998 1.6 27'600.-- 31'600.-- + 4'000.--Opel Astra Caravan 1.6 100/97 CV 18.06.1999 1.6 24'800.-- 28'800.-- + 4'000.--Peugeot Partner GNV 1.4 75/65 CV 31.05.1999 1.4 17'517.-- 22'962.-- + 5'445.--Peugeot Boxer 110/100 CV 31.05.1999 2.0Volvo S60 140/140 CV 14.07.1998 2.4 37'250.-- 40'450.-- + 3'200.--Volvo V70 140/140 CV 14.07.1998 2.4 41'950.-- 46'100.-- + 4'150.--Volvo S80 140/140 CV 14.07.1998 2.4 46'500.-- 48'200.-- + 1'700.--VW Golf Variant 115/102 CV 31.10.1998 2.0 32'020.-- 38'020.-- + 6'000.--

1414

Opel Zafira 1.6 CNG Opel Zafira 1.6 CNG (08/2002)(08/2002)

Moteur Compression Puissance Couple Vitesse maxi Acc. 0-100 km/h Consommation

Emissions de CO2

Poids Prix

Source: Opel Suisse , 2002

Gaz naturel Essence1.6 litres 16v 4 cyl. 1.6 litres 16v 4 cyl.12.5:1 10.5:197 CV @ 6000 rpm 100 CV @ 6000 rpm140 Nm @ 4200 rpm (-6.7%) 150 Nm @ 3600 rpm157 km/h 168 km/h15.5 secondes 13.0 secondes10.2/6.9/8.3 l/100 km 10.3/6.5/7.9 l/100 km(6.8/4.6/5.5 kg/100 km) 145 g/km (-23.7%) 190 g/km1570 kg 1393 kg31’600.-- (+4’000.-) 27’600.--

1515

Transports Publics: Transports Publics: Bus Bus GNCGNC

MarqueMarque Van HoolVan Hool MoteurMoteur MAN à mélange pauvreMAN à mélange pauvre CylindréeCylindrée 12 litres12 litres, , 6 6 cyl. cyl. en ligneen ligne PuissancePuissance 310 CV @ 2100 t/min310 CV @ 2100 t/min RéservoirsRéservoirs 9 x 140 = 1260 litres9 x 140 = 1260 litres (soit (soit 252 Nm252 Nm33))

1616

Véhicules Poids Lourds au GNCVéhicules Poids Lourds au GNC

1717


1818

Le Gaz Naturel CarburantLe Gaz Naturel Carburant - Avantages - Avantages

GNC Essence Carburant gazeux Liquide Masse volumique 0.78 kg/m3 0.75 kg/L Indice d’octane 120 ÷ 130 90 ÷ 100

Taux de compression 13 ÷ 14 10 ÷ 11 Température d’auto inflammation 650°C 450°C Limites d’inflammabilité 5% ÷ 15% 1.4% ÷ 7.6% Rapport H/C élevé 4 1.85 Solvant Non Oui Moteur plus silencieux Environnement Combustion plus propre Environnement Plus léger que l’air Sécurité

1919

Le Gaz Naturel Carburant Le Gaz Naturel Carburant - Faiblesses - Faiblesses

Points faibles Volume dans la chambre de combustion

Peut être compensé par:– Augmentation du taux de compression– Suralimentation

Combustion plus lentePeut être compensé par:

– Optimisation de l’allumage– Augmentation du taux de compression

Volume du réservoir de carburant– Développement de nouvelles formes de stockage

AIR GNC AIR GNC

Injection indirecte Injection directe

2020

Équivalences entre carburantsÉquivalences entre carburants

Diesel Essence Gaz Naturel

Masse vol. 0.835 [kg/l] 0.744 [kg/l] 0.793 [kg/m3]Pci mass. 42.5 [MJ/kg] 42.7 [MJ/kg] 46.71 [MJ/kg]Pci vol. 35.5 [MJ/l] 31.8 [MJ/l] 37.1 [MJ/m3]

1L diesel --- 1.12 [L] 0.96 [m3]1L essence 0.90 [L] --- 0.86 [m3]1m3 gaz 1.05 [L] 1.17 [L] ---1kg gaz 1.32 [L] 1.47 [L] 1.26 [m3]

2121


2222

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Formation ozone Effet de serre Consommation Formation d'acides

Effet (essence = 100%)

Essence Gaz naturel

Avec surcharge de 100 kg

-97%

-17%

-77%

+7.7%

Impact sur l’environnementImpact sur l’environnement (Voitures de Tourisme)(Voitures de Tourisme)

Source: Wirkungsorientirte Bewertung von Automobilabgasen, EMPA Dübendorf, 1998

Consommation: +100 kg de surcharge = + 0.6 litre/100 km (+8%)

2323

EmissionsEmissions cancérigène cancérigèness

0102030405060708090

100

1,3-Butadiene Benzène Formaldéhyde Acétaldéhyde

Effet {essence = 100%)

Essence Gaz naturel

Source: Wirkungsorientirte Bewertung von Automobilabgasen, EMPA Dübendorf, 1998

2424

Évaluation de carburants pour Évaluation de carburants pour Voitures de TourismeVoitures de Tourismepar la méthode des par la méthode des écopointsécopoints

Source: Ecoprofils de carburants, Documents Environnement N°104, OFEFP, 1998

0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0% 120.0% 140.0% 160.0% 180.0% 200.0%

Essence CH

Essence Carb

Essence UE

Diesel CH

Diesel Greenlife

Diesel suédois

Diesel UE

GNV

GPL

Méthanol

Ethanol

Huile de colza

Exploitation

Processus préliminaire

2525

Évaluation de carburants pour Évaluation de carburants pour Poids LourdsPoids Lourdspar la méthode des par la méthode des écopointsécopoints

Source: Ecoprofils de carburants, Documents Environnement N°104, OFEFP, 1998

0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0% 120.0% 140.0% 160.0% 180.0% 200.0%

Essence CH

Essence Carb

Essence UE

Diesel CH

Diesel Greenlife

Diesel suédois

Diesel UE

GNV

GPL

Méthanol

Ethanol

Huile de colza

Exploitation

Processus préliminaire

2626


2727

80.71

20.50 18.15

5.882.09 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

CH D F UK SF NL B DK IRL ITaxes carburant (cts/kg) (sans TVA)

TaxeTaxe carburant carburant

?

21.9

1

MOTIO

N 02.

3382

2828

Taxes prévues d'ici 2007Taxes prévues d'ici 2007

Gaz naturelGaz naturel BiogazBiogaz EssenceEssence

Taxe carburantTaxe carburant(Motion 02.3382)(Motion 02.3382)

0.16 Fr/L éq.0.16 Fr/L éq. < 0.16 Fr/L éq.< 0.16 Fr/L éq. 0.73 Fr/L0.73 Fr/L

Taxe COTaxe CO22 (Hypothèse OFEN)(Hypothèse OFEN)

0.23 Fr/L éq.0.23 Fr/L éq. 0.00 Fr/L éq.0.00 Fr/L éq. 0.30 Fr/L0.30 Fr/L

Total des taxesTotal des taxes 0.39 Fr/L éq.0.39 Fr/L éq. < 0.16 Fr/L éq.< 0.16 Fr/L éq. 1.03 Fr/L1.03 Fr/L

DifférenceDifférence(par rapport à l'essence)(par rapport à l'essence)

- 0.64 Fr/L- 0.64 Fr/L - 0.92 Fr/L- 0.92 Fr/L 0.00 Fr/L0.00 Fr/L

2929

Prix des carburants à la colonnePrix des carburants à la colonne(en Fr/Litre)(en Fr/Litre)

GNVGNV EssenceEssence DieselDiesel

CHCH1.041.04

(1.50 Fr/kg)(1.50 Fr/kg)

1.361.36 1.421.42

DD0.720.72

(1.03 Fr/kg)(1.03 Fr/kg)

1.701.70 1.411.41

II0.690.69

(1.00 Fr/kg)(1.00 Fr/kg)

1.731.73 1.451.45

FF 1.011.01(1.45 Fr/kg)(1.45 Fr/kg)

1.641.64 1.351.35

(30.03.2004)

-0.32

-0.98

-1.04

-0.63

-0.38

-0.69

-0.76

-0.34

3030


3131

Gazmobile SAGazmobile SA

EG EG EG EG EG EG EG EG EG

GVM EGO Gaznat

gazmobile sa

IWB ASIG

CICGErdgas Zürich

3232

Centre national de Centre national de coordinationcoordination pour … pour …

Sur le marché: image uniforme dans le domaine des carburants gaz, à savoir l’harmonisation de: Offre (Produit et structure des prix) Prospection du marché (Distribution et communication)

Optimisation des conditions-cadres Elaboration de conventions-cadres avec les partenaires du marché

Soutien et assistance aux ER/EG Concepts régionaux, formations, support technique Elaboration de matériel de communication et d’instruments d’aide

La fonction de gazmobile SA: soutien et coordination –pas de directives

3333

Potentiel du GNVPotentiel du GNV en Suisse en Suisse

2002 2010 2020

(2%) (10%) Voitures de Tourisme 490 70’000 350'000 Poids Lourds/Bus 30 120 1'000 Total Véhicules 520 70'120 351'000

Stations service 26 125 860

3434

Projet de directive de la Commission Européenne Projet de directive de la Commission Européenne sur les carburants alternatifssur les carburants alternatifs

Biocarb. GNV+ biogaz

H2 Total

2005 2% - - 2%

2010 6% 2% - 8%

2015 (7%) 5% 2% 14%

2020 (8%) 10% 5% (23%)

1/4 des stations-service dans l'UE devraient distribuer du GNV en 2020

3535

StationsStations--Service GNService GNCC en Suisse (200 en Suisse (20044))

40 stations en service

25 stations en projet

3636

Stratégie de développement en RomandieStratégie de développement en Romandie

MORGES

GLAND

LAUSANNE

GENÈVEVERNIER

ST-JULIEN

LA CUREVEVEY

AIGLE

BEX

ST.MAURICE

MARTIGNY

ORBE

YVERDON

MOUDON

LES VERRIÈRES

NEUCHÂTEL

MORAT

AARBERG

FRIBOURG

BIENNE

LA CHAUX-DE-FONDS

MONTREUX

NYON

SION

SIERRE

BERNE

LYSS BURGDORF

THUN

MOUTIER

DELEMONT

PORRENTRUY

A1

A9

A9

A12

A1

A12

A6

A5

A1

A1

A1

A16

BRIGVIEGE

OLTEN

INTERLAKEN

Stations existantes (5)Station dédiée (1)Stations phase I (6)Stations phase II (7)Stations phase III (15)

Densification Densification 2004 - 20102004 - 2010

3737


3838

Optimisation du moteur à gazOptimisation du moteur à gaz

Taux de compression Allumage Suralimentation Injection directe Traitement des gaz (catalyseur) Carburant sans soufre et sans additifs Utilisation du biogaz (renouvelable)

3939

Emissions de méthaneEmissions de méthane

Normes Euro.3 (2000) Euro.4 (2005) Limites 0.2 g/km 0.1 g/km Emissions de CH4 0.2 g/km 0.1 g/km CO2 équivalent 4.2 g/km 2.1 g/km

Consommation moy. 8.4 L100 km 6.4 L/100 km Emissions de CO2 198.2 g/km 151.0 Rapport 2.1 % 1.4 %

Gain global 25.0 - 2.1 = 22.9% 25.0-1.4 = 23.6%

Frein aux énergies renouvelables (biogaz)

Coût CHF 1'000 / véhicule

4040

0%

20%

40%

60%

80%

100%

CO NMHC CH4 NOx PM

EURO 3 (01/10/2001)

EURO 4 (01/10/2006)

EURO 5 (01/10/2009)

EEV (1999/96/CE)

IVECO 8469-41 CNG

Moteur Iveco 8469-41 CNGMoteur Iveco 8469-41 CNG

4141

Véhicule hybride GNC optimiséVéhicule hybride GNC optimisé

Avec l'essence Emissions de CO2 104.0 g/km Consommation 4.3 L/100km

Avec le gaz naturel Emissions de CO2 72.0 g/km Consommation éq. 3.0 L/100km

4242

0123456789

101112

Diesel(290 ppm S)

Diesel(13 ppm S)

Diesel + FAP (13 ppm S)

GNC lambda > 1

GNC lambda = 1

Particules (*10

14 PM/kWh)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Particules (g/kWh)

PM < 50 nm PM > 50 nm PM (g/kWh)

Emissions de particules Diesel / GNCEmissions de particules Diesel / GNC* 1014 particules/kWh Diesel

(290 ppm S)Diesel

(13 ppm S)Diesel + FAP (13 ppm S)

GNC lambda > 1

GNC lambda = 1

PM < 50 nm 4.8 1.3 9.0 0.002 0.001PM > 50 nm 1.8 1.3 0.003 0.001 0.001

Nombre total de PM 6.6 2.6 9.0 0.003 0.002

PM (g/kWh) 0.109 0.100 0.005 0.012 0.012

4343


4444

CONCLUSIONSCONCLUSIONS

GNC Forte réduction de l’impact sur l’environnement et la santé Rentabilité (dépendante des décisions politiques)

Baisse de la fiscalité sur le GNC, taxe CO2

Offre de véhicules OEM's en augmentation régulière Infrastructure (en phase d'expansion)

40 stations GNC en service Suisse en 2004 + 25 projets en cours Objectif: 100 stations GNC en 2006

Objectif d’ici à 2020: 10% du parc automobile GNC Promotion du GNC par gazmobile SA