introduction les problèmes d’environnement
DESCRIPTION
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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
• Dioxyde de carbone
• Méthane
• Ozone
• Protoxyde d’azotes
Emissions des voitures
• Dioxyde de carbone
• Monoxyde de carbone
• Oxydes d’azotes (précurseurs de l’ozone)
• Hydrocarbures aromatiques monocycliques
• ParticulesDans 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 sucresextraits 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)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Grammes équivalent
CO2
Essence Ethanol
Kilogrammes
- impact sur l’effet de serre de la filière essence est 2.5 fois supérieur à celui de la filière éthanol.- remplacer un litre d’essence par un litre de bioéthanol permet d’éviter 75% des émissions de gaz à effet de serre qu’aurait produit le litre d’essence.
Le biogazComposition: 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.
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
GPL (Gaz de pétrole liquéfié)
Avantages et inconvénients:
Technique:
• 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
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
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:
• 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
Économiques:
• 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
• Les véhicules diesel non équipés de FAP émettent 30 fois plus de particules
• Les véhicules GNV émettent un peu moins de CO2 que les véhicules diesel et GPL, et beaucoup moins que les véhicules essence
Emissions des polluants réglementés et du CO2
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
CO HC NOx Particules CO2
GNV GPL EssenceDiesel Diesel avec FAP
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 0
50
100
150
200
250
GPL GNV B GNV H Essence Diesel
GE
S e
n g
éq
uiv
ale
nt
CO
2 /
Km
Puit au réservoir Réservoir à la roue
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
Avantages et inconvénients:
Technique:
• Pas de bruit
• Pas de pollution au moment de l’utilisation (réduction de la pollution urbaine immédiate)
• Très bon rendement énergétique (70% contre 30% pour le moteur thermique)
Économique:
• Problème de source et stockage de l’énergie
• Facilité et cout du rechargement
• Cher à l’achat
• Rapport prix/autonomie à améliorer
Les véhicules électriques
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.
• 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)
Les véhicules hybrides
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.
• 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.
La pile à combustible
Avantages et inconvénients:
Technique:
• 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)
Économique:
• 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 perspectives 2010
BiocarburantsTonnage (T) Surfaces
(Hectares) Tonnage (T) Surfaces
(Hectares)
EMHV (biodiesel) 280 000 233 000
ETBE (bioéthanol) 155 000 22 000
TOTAL 435 000 255 000 500 000 à 1 000 000
300 000 à 600 000
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.
• Mais cela ne pourra pas éviter le réchauffement climatique ou fournir le
carburant nécessaire en cas de pénurie de pétrole.
• Alternative intéressante aux carburants actuels