intervention cnam le gaz naturel véhicules

1

17 mars 2006

Intervention CNAM

Le Gaz Naturel Véhiculesune réponse aux défis du transport

Guillaume Brecq

17 mars 2006Anne COURTOISThierry RENAUDIE

Sommaire

Les défis du transport : pourquoi le GNV ?

Le GNV, qu’est ce que c’est ?

Les perspectives du GNV

2


Les défis du transport

3 défis à relever pour le transport :

• Réduction des gaz à effets de serre

• Diversification énergétique

• Pollution urbaine et locale


Réduction des gaz à effet de serre

26%

21% 20% 19%

11%

1% 1%0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Agricu

lture

/ sylv

icultu

re

Tran

sport

s rou

tiers

Autres

trans

ports

Autres

sour

ces a

nthrop

iques

Transport responsable à 80% de l’augmentation des GES

Acteurs prépondérants

• Automobile 57%

• Poids lourds 28%

• Véh. utilitaires 14%

3



Transports en augmentation constante

• Augmentation du nombre de déplacements

• Augmentation du parcours moyen

• Recours aux flux tendus dans la production industrielle

• Croissance du parc de véhicules

• Augmentation de la masse des véhicules et des motorisations



« Dieselisation du parc » a permis de réduire les émissions GES des VP

• L’engagement de l’ACEA 140gCO2/km en moyenne pour 2008

• Tassement de la réduction du CO2 depuis 2004

• Déséquilibre entre le Diesel et l’essence

Mais des solutions plus performantes existent• GNV optimisé

• Hybride

• Etc.

4


Diversification énergétiqueLe transport dépend à 97% du pétrole

• Accroissement de la demande (Chine, Inde, etc.)• Risques géopolitiques accrus

Le Gaz naturel, une réponse disponible dès aujourd’hui• Meilleure répartition des ressources• Disponibilité du produit et des structures

La CE en faveur des carburants alternatifs• En 2000, l’Europe propose une augmentation de la part des

carburants alternatifs (dont le GNV pour moitié en 2020)

• Poursuite de la réduction des émissions polluantes (EuroV) et des GES

10

A1


Limitation de la pollution locale

Les transports grands contributeurs aux émissions polluantes

• 48% NOx

• 34% CO

• 24% COVNM

• 18% PM2,5

• 12% PM10

• 12% HAP

Contribution du transport routier aux émissions de polluants en France (estimations faites pour l'année 2003) d'après [1]

0% 20% 40% 60% 80% 100%

NOX

CO

COVNM

PM10

PM2,5

HAP Transport routierAutres sources

Contribution du trafic routier aux émissions de polluants en Ile-de-France (estimations faites pour l'année 2000) d'après [2]

0% 20% 40% 60% 80% 100%

NOX

CO

COVNM

PM10Transport routier

Autres sources

5


La mise en place des normes de plus en plus strictes

Réglementation sur les émissions des véhicules légers essence et gaz naturel en g/km

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

22,22,42,62,8

CO HC HC+NOx NOx PMx10

Euro I

Euro II

Euro III

Euro IV

Projet Euro V

Réglementation sur les émissions des véhicules légers diesel en g/km

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

22,22,42,62,8

CO NOx HC+NOx PMx10

Euro I

Euro II

Euro III

Euro IV

Projet Euro V

Réglementation sur les émissions des véhicules lourds sur le cycle ETC en g/kWh

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

55,5

CO HCNM CH4 NOx PMx10

Euro IIIEuro IV

Euro V


Sommaire




6


Le GNV, c’est du gaz naturel

Chimiquement différent du GPL

Le gaz naturel est principalement composé de • Méthane (CH4) entre 85 et 95 %• Hydrocarbures gazeux (<10%)• Inertes (N2 et CO2)

Simplicité de la composition par rapport à l’essence ou au gazole

Quelques propriétés :• Plus léger que l’air• Rapport C/H le plus élevé• Condition d’inflammabilité étroite• Inodore, incolore et non toxique

Bilan GURCY 99Anne COURTOISThierry RENAUDIE

Atouts performances

• Bonne résistance au cliquetis par rapport aux carburants liquides

• Préparation du mélange plus facile

• Combustion lente : moins de bruit

Les atouts du carburant gaz naturel

Atouts sécurité

• Inflammabilité difficile

• Non toxique

• Plus léger que l’air

• Risque d’explosivité quasi nul

• Dilution rapide

Atouts environnement

• Une composition simple : des émissions réduites et moins toxiques

• Un rapport C/H intéressant : réduction des émissions de CO2 de 25 % à rendement équivalent

• Une filière amont plus propre

A2

7


Le GNV, c’est du gaz naturel comprimé

La compression à 200 bar réalisée par une station de compression

• Remplissage rapide (ou en station)

• Remplissage lent (ou à la place)


Le GNV, c’est du gaz naturel compriméLa compression à 200 bar réalisée par un compresseur individuel (compression lente)

• Le « plein à domicile »

• Applicable aux pavillons équipés au gaz naturel

• Comptage séparé pour le calcul de la TIPP

• Lancé localement en 2006

A3

8


Les performances (générales)

• GES : équivalents aujourd’hui au Diesel, meilleurs demain

• Puissance légèrement inférieure (-8% en moyenne)

• Emissions polluants réglementés très faibles

• Emissions de polluants non réglementés quasi-inexistantes

• Autonomie gaz entre 200 et 600 km

Les véhicules GNV

Les particularités

• Circuit Haute Pression

• Moteur allumage commandéadapté au GNV

A4

A5

A6


Des bus aux voitures particulières

Transports publics - 1996

Le GNV et propreté - 2002/2004

Le GNV particuliers - 2004/2008

A7

A8

A9

9


Bus Véhicule léger

• Volume des réservoirs 126 litres 30 à 90 litres

• Nombre de réservoirs 7 à 9 1 à 4

• Pmini de fonctionnement 20 bar 10 bar

• Autonomie gaz 300 à 400 km 220 à 600 km

1(n)m3 de GNV ~ 1 litre de gazole

Quelques ordres de grandeur sur le véhicule GNV


Le GNV séduit dans le monde entier

Le Top 20Le Top 20

4,8 millions 8 824

Vehicles*RefuellingStations

TOTAL

* Includes both OEM and converted NGVs

10


Les chiffres du marché français en 2005

BUS : 1560

= 1/3 du renouvellement

Bennes à Ordures Ménagères : 345

Véhicules de société : 5500

Stations de remplissage privées : 100

GNV dans la Ville


Perspectives 2010 du marché français du GNV

Le 4 juillet 2005 :

signature du 3ème Protocole « Pour assurer le succès du GNV en 2010 »

Pérennisation de la filière Véhicules Lourds

Développement de la filière Véhicules Légers

11


Les chiffres du marché français – Protocole AFGNV

BUS : 3 000 (1500 aujourd’hui)

Bennes à Ordures Ménagères : 700 (350 aujourd’hui)

GNV dans la Ville en 2010 :

GNV pour les Particuliers en 2010 :pour les Particuliers en 2010 :

Véhicules légers : 100 000 (5500 aujourd’hui)

Stations de remplissage publiques : 300 (100 aujourd’hui)


Sommaire




12


Réseau de remplissage plus étendu

Stations public• De grandes ou de

de petites tailles

Stations privés• Cirrus V6 adapté aux petites flottes

d’entreprise ou de collectivité

• Phill de Fuel Maker utilisable à domicile par les particuliers (pavillon équipé au gaz naturel)


Véhicules en évolution technologique

Smart Monocarburation GNV

• 87 g eq. CO2 / km

• Satisfaction de la norme EURO IV

• Intégration des réservoirs sous châssis

• 180 km d’autonomie

Smart hybride au GNV (en cours)

• Objectif CO2 à 75 g/km

Prius GNV (en cours)

• Objectif CO2 à >85 g/km

3 Démonstrateurs réalisés en collaboration avec l’IFP

+ Optimisation des réservoirs (polymorphes)

13


Motorisation GNV plus performante

Motorisation GNV tirée par l’essence• Camless

• Taux de compression variable

Réduction de consommation comprise entre 10 et 30% réduction équivalente en GES

A10

A11


De carburant fossile à carburant renouvelable

Hydrogène• En mélange avec du gaz naturel (Hythane©)

• Pur (à partir d’énergies renouvelables)

Biogaz• En mélange avec du gaz naturel

Expérience de Lille d’alimentation d’une flotte de bus en biogaz

Participation de Gaz de France au projet européen BioGasMax

• Pur (à partir de déchets verts)

14

17 mars 2006

Synthèse


Synthèse

Gaz naturel, carburant disponible dès aujourd’hui• Réduction dépendance énergétique• Anticiper la réduction des ressources en pétrole• Appuyé par un réseau plus dense

Moyen de lutte contre l’effet de serre• Potentiel technologique important• -15% de GES que le Diesel en 2010

Meilleure qualité de l’air• Peu de polluants non réglementés• Peu contributeur à la formation d’ozone

Transition vers des carburants renouvelables• Amorce du marché de l’hydrogène• Utilisation de biogaz

15

17 mars 2006

MERCI de votre ATTENTION

Guillaume Brecq

[email protected]

Projet GNV

17 mars 2006

Annexes

Direction de la Recherche - Projet GNV

16


A1 - Un carburant abondant, aux sources d’approvisionnement variées

Plus de 60 ans de réserves prouvées (1er janvier 2003)


A2 - Tableau des émissions théoriques de CO2

Carburant Masse de CO2 émis (g/g carburant)

Gain (% masse CO2 )

PCI (kJ/kg)

Masse de CO2 émis(g/kJ) × 103

Gain (% masse CO2 )

GNV 2,75 – 13,5 48 450 56,8 – 23,7

GPL (1) 3,03 – 4,7 46 060 65,8 – 11,7

Gazole 3,17 – 0,3 42 770 74,1 – 0,5

Supercarburant 3,18 0 42 690 74,5 0

Carburant Formule ou nombre d’atomes de carbone

Rapport C/H

Gaz naturel CH4 0,25 GPL – Carburant C3H8 + C4H10 0,38 - 0,40 Essence 4 à 10 atomes de carbone 0,52 - 0,59 Diesel 10 à 20 atomes de carbone 0,47 - 0,52 Méthanol CH3OH 0,25 Ethanol C2H5OH 0,33

Source [1] (Source: Guibet Technip)

(Source: Techniques de l’Ingénieur )

17


A3 - Appareil de Remplissage Domestique

Ventilation

(Q>120m3/h)

Gaz Naturel Comprimé(0<P<200bar)Réseau électrique

Réseau gaz (21mbar)

220V / 50Hz

1 m3/hVéhicule Gaz Naturel


A3 - V6 de Cirrus

Clientèle: PME et collectivités locales

Installation extérieure

Approvisionnement• Réseau gaz 21 mbar

• 220 V / 50 Hz

Connexion: 2 bornes de remplissage

Débit de gaz 7 m3(n)/h

18


A4 - Circuit Haute Pression type

Blo

c dé

tend

eur

Vanne multifonctions

Module de commande électronique

Injecteurs

Pistolet carburant


A5 - Le moteur GNV aujourd’hui

Moteur à allumage commandé, mono ou bicarburation

Moteur à 4 temps

-+++Conso+-+-CO+HC++--NOx

DeNOx 3 voiesOxydationSansCatalyseurStœchio.pauvreMélange

Fonctionnement en mélange pauvre ou stœchiométrique Contrôle de la richesse

Pots catalytiques...

19


A6 - Emissions polluants réglementés

Emissions moyennes de véhicules légers

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

NOx CO THC HCNM PM

GNVEssenceDiesel

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

NOx CO HC HCNM PM

g/KWhGNV pauvre GNV stoech. Diesel Diesel + FAP

Emissions moyennes de véhicules lourds


A7 - L’Offre GNV en France

Bus GNV en 2005

• Iveco / Irisbus-Heuliez

• Volvo

• Van Hool

• Mercedes

20


A7 - Conception des véhicules GNV - Bus

Trappe de remplissage

Clapet anti-retour

Electrovanne

Fusible de peauEvent

Fusibles thermiques Event

Vannemanuelle

Fusiblede peau

Fusibles thermiques

Détendeur200 - 10 bars

Tuyauteries hors habitacle

Monocarburation


A8 - L’Offre GNV en France

BOM GNV en 2005

• Iveco 9.5 l – 19-26 t

• Ponticelli 8.5 l – 19-26 t

• Mercedes 26 t

• Renault Trucks (à venir)

21


A8 - Conception des véhicules GNV - Bennes à Ordures Ménagères

DétendeurElectrovanne

Vanne manuelle

Vanne de décompression

Orifice deremplissage

Monocarburation


A9 - Des véhicules légers plus nombreuxPour les professionnels

Pour les particuliers

Berligo Doblo Partner

JumperDucato Boxer Daily

Combo

C3 Multipla Punto Zafira Classe E

S60 V70 S80 Kangoo Partner

Bicarburation Essence-GNV

22


A9 - Exemples de véhicules GNV optimisés

Opel Zafira 1.6 lBi carburation

Taux de compression : 12.5

Euro IV

Émission CO2 : 145 g/km

( essence 190 g/km)

Autonomie : 550 km

Fiat Multipla Blupower 1.6 lBi carburation

Taux de compression : 12.5

Euro IV

Émission CO2 : 153 g/km

( essence 212 g/km)

Autonomie : 650 km

Bicarburation Essence-GNV


C.N.G. KANGOO K7J 1.4 L. 68 Chsequential multipoint injection Euro2000

Module de contrôle du moteur

Remplissage extérieur

gainé(avec clapet anti-retour)

Canalisation Inox gainéeRéservoir sanglé + carter de protection

Boîtier étanche

Détendeur

Electrovanne

régulateur de pression

A9 - La conception des véhicules GNV - Véhicules Légers

Injecteurs

Bicarburation essence-GNV

23


A10 - Évolutions autour du moteur gaz

Carburants gaz

Techno. moteur

Mélange air/carb

Techno. véhicule

Post-traitement

Auj’hui 2010 20202015

Stœchio. Homog. Pauvre Homog Pauvre Hétérog.

Hybride légère

Hybride (Prius)

IDI bi. Turbo. EGR

IDI dédiéCamless VCR CAI

DI

3 VoiesDeNOx

Oxy.

+ H2Gaz Naturel + Hythane+ Biogaz


A11 - Les avantages environnementaux du GNV

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Gaz

nat

urel

Ess

ence

Inj I

nd

Ess

ence

Inj D

i r

Die

sel

Gaz

nat

urel

Ess

ence

Inj I

nd

Ess

ence

I nj D

ir

Di e

sel

Gaz

nat

urel

Ess

ence

Inj I

nd

Ess

ence

Inj D

ir

Die

sel

2003 2010 Hybrides 2010

g éq

CO

2 / k

m

Source : Alternative Fuels Contact Group, Market development of alternative fuels, Décembre 2003

Le rapport du groupe de contact CONCAWE-EUCAR souligne l’avantage du GN sur l’essence et le Diesel, en termes d’émissions de GES, à l’horizon 2010

intervention cnam le gaz naturel véhicules

Documents